הוד מולקולרי: כך נוצרות אבני הבניין של הגוף

תאים אנושיים מכילים ריבוזומים, מכונה מורכבת המייצרת חלבונים לשאר הגוף. כעת החוקרים התקרבו להבין כיצד פועל הריבוזום.

"זה מדהים שאנחנו יכולים לדמיין את הפרטים האטומיים של הריבוזום. כי הם זעירים – בסביבות 20-30 ננומטר."

כך אומרת פרופסור-משנה אווה קאמר ממרכז נובו נורדיסק לחקר חלבונים, שאחראית למחקר החדש שפורסם ב- תקשורת טבע.

ואל תדאג אם אתה לא יודע כמה זה ננומטר. זה בערך מיליארדית המטר.

הריבוזום

הריבוזום הוא חלק מהתא האנושי המורכב מריבוזום RNA וחלבונים ריבוזומליים.

הריבוזום הוא כמו בית חרושת שבונה חלבונים על ידי ביצוע סדרה של הוראות הטבועות בגנים.

ריבוזומים נמצאים צפים בציטוזול התא, אברונים תאיים כגון מיטוכונדריה או פרוטופלזמה של חיידקים.

באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני, אווה קאמר ועמיתיה ג'יאנג נגוין וכריסטינה ריטר הצליחו לייצר מודל תלת-ממדי של חלק מהתא האנושי, הריבוזום, שקוטרו לא יותר מ-30 ננומטר.

ליתר דיוק, הם צילמו תמונות של איך נוצר ריבוזום.

"חשוב להבין כיצד בנוי הריבוזום וכיצד הוא פועל, כי זהו חלקיק התא היחיד שמייצר חלבונים בבני אדם ובכל שאר היצורים החיים. וללא חלבונים, החיים היו מפסיקים להתקיים", אומרת אווה קאמר.

חלבונים הם אבני הבניין העיקריות של גוף האדם. הלב, הריאות, המוח, ובעצם כל הגוף שלך עשויים מחלבונים המיוצרים על ידי הריבוזום.

"מבחוץ, הגוף האנושי נראה די פשוט, אבל אז קחו בחשבון את העובדה שכל חלק בגוף מורכב ממיליוני מולקולות, שהן מורכבות ביותר, ושכולם יודעים מה לעשות – זה די עוצר נשימה", אומר אווה קאמר.

תהליך ההרכבה המורכב של הריבוזום. קרדיט: אווה קאמר

קיפול, הרכבה ומעבר למקום הנכון

לפני שהריבוזומים יכולים להתחיל לייצר חלבונים, תחילה צריך להרכיב אותם מלמעלה מ-80 רכיבים שונים.

אווה קאמר ועמיתיה השיגו מודלים תלת מימדיים של שלושה שלבים שונים של הרכבת ריבוזומים.

"זהו חלקיק מורכב עם המון חלקים שונים – חלבונים רבים ורכיבי RNA – שיש לקפל, להרכיב ולהזיז למקום הנכון. לא הכל קורה בבת אחת. הרכבת ריבוזום היא תהליך הדרגתי הכולל מספר שלבים", היא מסבירה.

מבין שלושת השלבים, מודל התלת מימד המתאר את נקודת הזמן המוקדמת ביותר בהרכבה הוא המעניין ביותר, לדברי אווה קאמר, מכיוון שאיש לא הצליח לתאר אותו קודם לכן.

"בשלב זה, אנו יכולים לומר למשל שחלבון ספציפי בשם GTPBP10 להוט ליצור אינטראקציה עם מה שנקרא רכיב RNA שיוצר סליל ארוך", אומרת אווה קאמר ומוסיפה:

"למעשה, בתחתית הסליל נמצא המרכז הקטליטי של הריבוזום, שם נוצרים חלבונים. זו הסיבה שכל כך חשוב שהסליל יהיה מקופל וממוקם בצורה נכונה. ”

כדי להשיג זאת, GTPBP10 תופס את הסליל ומציב אותו במיקום הנכון לסינתזת חלבון.

זהו רק אחד משלבים רבים של הרכבת הריבוזומים שהמחקר החדש שופך אור עליהם – תובנה שעשויה לסלול את הדרך לידע נוסף על מחלות שונות.

"שגיאות בהרכבת הריבוזומים מפחיתות מאוד את היכולת של התאים שלנו לייצר חלבונים. אלו הם למשל חלבונים שממירים את האנרגיה מהמזון שאנו אוכלים למטבעות אנרגיה שהגוף יכול להשתמש בהם כדי להפעיל כל מיני תהליכים תאיים. עכשיו, אם הריבוזום המיטוכונדריאלי לא עובד, הגוף שלנו לא יכול לייצר מספיק מטבעות אנרגיה יותר וזה מוביל למחלות כמו הפרעות ניווניות ומחלות לב. ובמהלך ההזדקנות, גם ייצור מטבעות האנרגיה הללו עובד פחות ופחות יעיל", אומרת אווה קאמר ומוסיפה:

"השלב הראשון הוא להבין איך דברים עובדים. רק אז אתה יכול לנסות לשנות אותם".

אתה יכול לקרוא "תובנות מבניות על תפקידו של GTPBP10 בהבשלת ה-RNA של המיטוריבוזום" ב תקשורת טבע.