מאת פשע בנסון • 22 באוקטובר 2025
ירושלים, 22 באוקטובר 2025 (TPS-IL) — מדענים ישראלים ואמריקאים גילו כיצד שערים זעירים בתאי אדם שולטים במה נכנס ויוצא מגרעין התא, ובכך פתרו תעלומה שהטרידה חוקרים ויכולה לשפוך אור חדש על סרטן, אלצהיימר ו-ALS, כך הודיעה האוניברסיטה העברית בירושלים.
צוות בינלאומי מהאוניברסיטה העברית בירושלים, המכון לביולוגיה חישובית (QBI) באוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו, אוניברסיטת רוקפלר ומכללת אלברט איינשטיין לרפואה, מצא כי שערים אלו משתמשים ברשת חלבונים גמישה וב"דרכונים" מולקולריים מיוחדים להעברת מולקולות במהירות ובדיוק.
השערים, הנקראים קומפלקסים של נקבוביות גרעיניות (NPCs), הם מבנים מיקרוסקופיים – כל אחד ברוחב של כחמש מאות של קצה שערת אדם – השולטים בכל התעבורה אל ומגרעין התא.
"המודל שלנו פועל כ'מיקרוסקופ וירטואלי' למשהו קטן ומהיר מכדי לצפות בו ישירות בכל אחת מהטכנולוגיות של ימינו. על ידי חיבור של ניסויים עצמאיים רבים והרצת סימולציות מחשב, אנו יכולים סוף סוף לצפות במחשב כיצד השער הזה פועל מרגע לרגע", אמר מחבר המחקר הראשי, ד"ר ברק רבך מהאוניברסיטה העברית, ל"שירות העיתונות של ישראל".
רבך הסביר: "חשבו על NPCs כמו נקודות ביקורת אבטחה זעירות ומתוחכמות ביותר. למרות שכל אחת מהן קטנה ביותר, היא מאפשרת למיליוני מולקולות לעבור בכל דקה תוך מניעת כניסת המולקולות הלא נכונות, בדיוק מדהים."
במשך עשרות שנים, מדענים לא הבינו כיצד NPCs יכולים להיות גם מהירים וגם סלקטיביים. גודלם הקטן הופך אותם לכמעט בלתי אפשריים לצפייה ישירה. מודלים קודמים דמיינו שערים קשיחים או מסננים דמויי ספוג, אך הם לא יכלו להסביר כיצד NPCs מאפשרים אפילו למולקולות גדולות לעבור תוך שמירה על סלקטיביות גבוהה.
המודל החדש משלב נתונים ניסיוניים וסימולציות מחשב כדי להראות מה קורה ברמה המולקולרית במילי-שניות. בתוך ה-NPC נמצא "יער" צפוף ונע תמידי של שרשראות חלבונים הנקראות FG repeats. שרשראות אלו יוצרות סביבה צפופה החוסמת באופן טבעי מולקולות ללא ליווי, תוך שהן מאפשרות למולקולות קטנות יותר לעבור.
מולקולות מטען גדולות עדיין יכולות לעבור אם הן מלוות בקולטני הובלה גרעיניים – "דרכונים" מולקולריים המתקשרים לזמן קצר עם שרשראות ה-FG כדי להנחות את המטען שלהן דרך.
"מכיוון ששרשראות ה-FG repeats הללו נמצאות תמיד בתנועה, הן יוצרות סביבה צפופה וחסרת מנוחה", אמר פרופסור מייקל רוט מאוניברסיטת רוקפלר. "ההובלה פועלת כמו ריקוד משתנה תמידי על גשר. רק אלו הנושאים את השותפים הנכונים – הקולטנים – יכולים לעבור. בלעדיהם, אחרים מוחזרים."
המודל פותר חידה ארוכת שנים: כיצד NPCs מאפשרים למתחמים מולקולריים עצומים לעבור תוך מניעת כניסת מולקולות קטנות יותר. "המודל שלנו מספק את ההסבר הברור הראשון כיצד NPCs משיגים סלקטיביות מדהימה זו", אמר פרופסור אנדריי סאלי מ-QBI ב-UCSF. "הוא פותח אפשרויות חדשות לרפואה וביוטכנולוגיה."
פרופסור דייוויד קאובורן ממכללת אלברט איינשטיין לרפואה אמר כי לממצאים יש "השלכות מיידיות להבנת מחלות בהן הובלה גרעינית אינה מתפקדת, כולל ALS, אלצהיימר וסוגי סרטן."
הגילוי יכול להיות לו גם יישומים מעשיים. מדענים עשויים להשתמש בידע זה כדי לעצב תרופות השולטות בתעבורה מולקולרית בתאים או ליצור נקבוביות סינתטיות המחקות NPCs, ומספקות טיפולים ישירות לגרעין. מערכות כאלו יכולות גם לשפר בדיקות מעבדה ומכשירים המשמשים לזיהוי או ניתוח מולקולות בדיוק גבוה.
המודל חזה במדויק התנהגויות הובלה שלא נראו בעבר והראה כי אינטראקציות חולפות בין קולטנים לשרשראות FG הופכות את המערכת ליעילה ביותר. היתירות המובנית שלה מבטיחה ש-NPCs יישארו אמינים גם תחת לחץ, מה שמסייע להסביר מדוע מערכת זו זכתה להצלחה כה רבה באבולוציה.
הממצאים פורסמו בכתב העת המדעי Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).