מאת פשע'ה בנסון • 3 בדצמבר 2025
ירושלים, 3 בדצמבר, 2025 (TPS-IL) — כמה מהמיקרואורגניזמים העמידים ביותר על פני כדור הארץ, החיים במכתשים געשיים, מעיינות חמים ופתחי אוורור תת-ימיים, פיתחו יכולת יוצאת דופן לשמור על המכונות התאיות החיוניות שלהם פועלות גם בחום קיצוני ההורס את רוב החיים. כעת, צוות בינלאומי בראשות מכון ויצמן למדע בישראל חשף את הטריקים הכימיים שבהם משתמשים המיקרובים הללו שאוהבים חום, במחקר שעשוי לפתוח דלת לחיסונים יציבים יותר, טיפולים טובים יותר לסרטן, וטכנולוגיות רפואיות ותעשייתיות נוספות.
המחקר, שפורסם בכתב העת המוערך Cell, התמקד בריבוזום, מבנה תאי המייצר חלבונים בכל האורגניזמים.
RNA ריבוזומלי עובר שינויים כימיים לאחר שהוא מיוצר, אך היקף השתנותם של שינויים אלו נותר לא ברור. "עד לאחרונה, האמינו שעריכת RNA אחידה בריבוזומים של פרטים שונים ואינה משתנה בהתאם לסביבה", אמר פרופ' שרגא שוורץ מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית של המכון. "עם זאת, הצטברו עדויות במספר מינים שהעריכה יכולה לפעמים להיות דינמית ולאפשר למבנה הריבוזום להסתגל."
שיטות קיימות יכלו לזהות רק שינוי אחד בכל פעם. גישה חדשה שפותחה במעבדתו של שוורץ, בהובלת ד"ר מיגל א. גרסיה קמפוס, מאפשרת לבחון 16 שינויים בו-זמנית על פני עשרות דגימות RNA. החוקרים מיפו שינויים ב-10 מינים חד-תאיים והשוו אותם לארבעה מינים שנחקרו בעבר, תוך בחירה מכוונת של אורגניזמים מסביבות קיצוניות.
התוצאות היו מרשימות.
"בעוד שלרוב החיידקים והארכאונים יש כמה עשרות שינויים ב-RNA ריבוזומלי, במינים היפרתרמופיליים מצאנו מאות", אמר שוורץ. "ככל שהסביבה הטבעית של אורגניזם חמה יותר, כך הוא מבצע יותר שינויי עריכה."
הצוות בחן האם מין יכול לערוך מחדש את ה-RNA שלו בתגובה לשינויי טמפרטורה. מינים המורגלים לתנאים מתונים הראו מעט שינויים, בעוד שהיפרתרמופילים הציגו גמישות דרמטית. כמעט מחצית משינויי ה-RNA שלהם היו דינמיים, וגדלו ככל שטמפרטורטורות הגידול עלו. מסקנתם היא שמבנה מחדש של הריבוזום הוא מרכזי להישרדות בחום קיצוני.
שלושה סוגי שינויים גברו עם הטמפרטורה. אחד מהם – מתילציה – הופיע כמעט תמיד לצד אצטילציה. "זה העלה את ההשערה שהשינויים פועלים יחד", אמר שוורץ. בשיתוף פעולה עם קבוצתו של פרופ' סבסטיאן גלאט בקרקוב, הם בחנו מולקולות RNA ללא שינויים, עם כל אחד בנפרד, ועם שניהם יחד. "גם מתילציה וגם אצטילציה מייצבים RNA, אך יחד השלם גדול מסך חלקיו", אמר שוורץ.
כדי להבין את ההשפעות המבניות, הצוות שיתף פעולה עם קבוצתו של פרופ' מורן שלו-בן-עמי, שהשתמשה במיקרוסקופיית קריו-אלקטרון כדי למפות ריבוזומים בשני תנאים – כאשר אנזים המתילציה היה פעיל וכאשר הוא הושתק. קבוצות מתיל בטמפרטורות גבוהות יצרו קשרים חלשים רבים עם מולקולות סמוכות, חיזקו את הריבוזום והפחיתו פערים מבניים.
הגילוי עשוי להסביר את ה"מתיל הקסום" התרופתי – העלייה הדרמטית ביעילות התרופות הנצפית לעיתים כאשר מוספת קבוצת מתיל. "ייתכן כעת ששינויי עריכת RNA מסוימים, כמו מתילציה ואצטילציה, אינם מבודדים, ועלינו לפענח אותם כקוד רציף", אמר שוורץ.
הממצאים יכולים לסייע ברפואה ובפיתוח תרופות. על ידי חשיפת האופן שבו היפרתרמופילים משנים כימית RNA כדי להישאר יציבים, מדענים עשויים לעצב מולקולות העמידות בפני פירוק – מכשול מרכזי עבור חיסונים מבוססי RNA, טיפולים לסרטן וכלי עריכת גנים.
מעבר לרפואה, למחקר יש יישומים תעשייתיים. תובנות לגבי הסתגלות ריבוזומלית עשויות לאפשר למהנדסים לפתח מיקרואורגניזמים המסוגלים לייצור חלבונים יעיל בתנאים קשים, ולשפר ייצור דלק ביולוגי וסינתזה כימית. הגילוי ששינויי RNA עשויים לתפקד כ"קוד" מתואם פותח את הדלת למולקולות RNA מתוכננות בהתאמה אישית עם תכונות צפויות עבור אבחון, חיישנים ביולוגיים וטיפולים יציבים בסביבות מגוונות.
כאשר חיסונים, אבחון וטיפולים מבוססי RNA מעצבים מחדש את הרפואה, שוורץ מאמין שתובנות אלו יכולות להניע פריצות דרך נוספות. "תהליך עריכת ה-RNA הטבעי עבר מיליארדי שנים של ליטוש, ופענוח סודותיו עשוי לאפשר פיתוח של טכנולוגיות מבוססות RNA אמינות ויעילות יותר", אמר.
נושאים קשורים
