מיטוכונדריה תעני, זה אני

מדעניות המכון חשפו ערוץ תקשורת בין שני שחקני מפתח בתא – הגרעין והמיטוכונדריה – והראו כי שני האברונים מחליפים ביניהם מסרונים באמצעות קווי תקשורת מולקולריים

כמו כל משטר גם זה הנהוג בתא זקוק לאמצעי תקשורת וליכולות להעברת מידע. באחרונה חשפו מדעניות מכון ויצמן למדע ערוץ תקשורת בין שני שחקני מפתח בתא – הגרעין והמיטוכונדריה – והראו כי שני האברונים מחליפים ביניהם מסרים באמצעות נקודות חיבור פיסיות המהוות מעין קווי תקשורת מולקולריים. האזנות סתר לתקשורת הקווית בין אברוני התא צפויות לאפשר למדענים להבין טוב יותר מצבי מחלה המתפתחים עקב שיבושים בערוצי התקשורת – מסרטן ועד מחלות ניווניות של מערכת העצבים.

עטופים בבטחה בקרום השומני שלהם, אברוני התא זקוקים לערוצי תקשורת עם סביבתם, לרבות קבלת מסרונים מאברונים אחרים. שמירה על מעבר רציף של מידע חשובה במיוחד לאברוני הגרעין והמיטוכונדריה: הגרעין, שבו מאוחסן הקוד הגנטי יקר הערך, תלוי במיטוכונדריה – תחנות הכוח של התא – לאספקת האנרגיה הרבה הנדרשת בשלבים ההתחלתיים של ביטוי הגנים. אברוני המיטוכונדריה, מצדם, תלויים בשירותי האחסון של הגרעין למרבית התוכניות הגנטיות שלהם ולהוצאתן לפועל בתזמון הנכון.

תאי שמרים תחת מיקרוסקופ פלואורסצנטי. מימין: כאשר החוקרות גרמו לתאים להפיק כמות גדולה של Cnm1, נהרו אברוני המיטוכונדריה (באדום) לכיוון גרעין התא (בירוק) והתגודדו סביבו תוך יצירת מערך מסועף של נקודות מגע; משמאל: בתנאים רגילים אברוני המיטוכונדריה פזורים ברחבי התא
תאי שמרים תחת מיקרוסקופ פלואורסצנטי. מימין: כאשר החוקרות גרמו לתאים להפיק כמות גדולה של Cnm1, נהרו אברוני המיטוכונדריה (באדום) לכיוון גרעין התא (בירוק) והתגודדו סביבו תוך יצירת מערך מסועף של נקודות מגע; משמאל: בתנאים רגילים אברוני המיטוכונדריה פזורים ברחבי התא

“הסברה הרווחת היא שמקור המיטוכונדריה בתא חיידקי קדום, חסר גרעין כמובן, אשר נבלע בשלמותו על-ידי צורת חיים חד-תאית קדמונית אחרת שכבר התפתח בה גרעין”, מסבירה פרופ’ מאיה שולדינר שמעבדתה במחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע מתמחה בחקר תקשורת תוך-תאית. “כך, גנים שמקורם במיטוכונדריון נדדו לאיטם לכיוון גרעין התא והתמזגו במהלך האבולוציה עם הגנום של אותו אורגניזם. אבולוציה זו הפכה את קיומם של ערוצי התקשורת בין האברונים להכרח – שכן הם מאפשרים תיאום הדוק בין כמות האנרגיה התאית הזמינה למשימות התא השונות”.

דרך אחת לתקשורת בין אברונים היא נקודות חיבור פיסיות של ממש המתאפשרות באמצעות מולקולות מקשרות (tethering molecules). מחקרים קודמים במעבדתה של פרופ’ שולדינר הראו שבין כל שני אברונים יכולים להימתח קווי תקשורת שכאלה, אולם אפיון ערוצי התקשורת החשובים שבין גרעין התא למיטוכונדריה נותר עד כה חמקמק.

במחקר הנוכחי, צוות בהובלת ד”ר מיכל אייזנברג-בורד ותלמידת הדוקטורט נעמה צונג, החל לחפש אחר ערוצי תקשורת אלה בתאים של שמר האפייה – מיקרואורגניזם חד-תאי קל לגידול ובעל דמיון לתאי אדם. בעזרת שיטה שפותחה בעבר במעבדתה של פרופ’ שולדינר על-ידי תלמיד הדוקטורט דאז, ד”ר נדב שי, הינדסו החוקרות את תאי השמרים כך שיבטאו חלבון פלואורסצנטי הנדלק בתגובה ליצירת חיבור בין שני אברונים.

לאחר שאיששו את קיומם של ערוצי התקשורת בין הגרעין למיטוכונדריה וזיהו את מיקומיהן של נקודות המגע בין האברונים בעזרת החלבון הפלואורסצנטי, התפנו החוקרות לחשוף את המנגנונים המולקולריים המאפשרים תקשורת מסוג זה. לשם כך, הן השתמשו בשיטה הנקראת “סריקה בתפוקה גבוהה” (HTS) המאפשרת לסרוק אלפי זני שמרים שונים, בזמן קצר יחסית וביעילות, בחיפוש אחר גנים ותוצריהם החלבוניים המעורבים במנגנון זה. לאחר סריקה של קרוב ל-6,000 חלבוני שמר שונים, הצליח צוות המחקר לזהות חלבון שלא אופיין עד כה בספרות המדעית ונמצא בשפע בנקודות המגע בין האברונים.

כאשר גרמו החוקרות לתאי שמרים להפיק כמות גדולה במיוחד של חלבון זה אשר זכה לכינוי Cnm1 – נהרו אברוני המיטוכונדריה בתאים לכיוון הגרעין, התגודדו סביב הקרום שלו ויצרו עימו מערך מסועף של נקודות מגע. “הראינו כי Cnm1, חלבון הנעוץ בקרום הגרעין, מתנהג כמו ‘חוט תקשורת’, וזאת באמצעות היקשרות לחלבון מוכר אחר על-גבי קרום המיטוכונדריה”, מסבירה פרופ’ שולדינר.

נוסף על זיהוי הרכיבים המולקולריים של מנגנון התקשורת בין האברונים, חשפו החוקרות בהצלחה גם מגנון בקרה המווסת את תהליך היצירה של נקודות המגע: כאשר שובשה פעילותם של אנזימים שונים הנחוצים ליצירת מולקולת שומן בשם פוספטידיל כולין  – מרכיב משמעותי של קרומים ביולוגיים – כמות ה-Cnm1 צנחה, ונקודות המגע המסועפות שהופיעו בניסוי הקודם נעלמו. “ניכר כי הסיבה לכך לא הייתה נעוצה בהפסקת הפעילות של אנזים כזה או אחר, אלא בכך שלא היה מספיק ממולקולת השומן עצמה”, מסבירה פרופ’ שולדינר, “ולראיה, כאשר הוספנו את המולקולה לתאי שמר שהונדסו כך שלא יוכלו להפיקה בעצמם, נקודות המגע חזרו להופיע”.

גילוי המנגנון המולקולרי המאפשר ערוץ תקשורת דו-כיווני בין הגרעין למיטוכונדריה מניח את היסודות להבנה עמוקה יותר של תפקודי אברונים אלה. הבנה זו משמעותית במיוחד שכן שיבושי תקשורת בערוץ זה עלולים לתרום להתפתחות מחלות שונות ובהן סוגים שונים של סרטן, מחלות ניווניות של מערכת העצבים, תנגודת לאינסולין המאפיינת חולי סוכרת מסוג 2, השמנת יתר חולנית, ובאופן כללי להזדקנות רקמות.

עוד בנושא באתר הידען:

Note: This article have been indexed to our site. We do not claim legitimacy, ownership or copyright of any of the content above. To see the article at original source Click Here

Related Posts
NASA's Perseverance rover may already have found signs of life on Mars, discovery of ancient lake sediments reveals thumbnail

NASA’s Perseverance rover may already have found signs of life on Mars, discovery of ancient lake sediments reveals

An artist's depiction of NASA's Mars 2020 rover, Perseverance, storing samples of Martian rocks in tubes for future delivery to Earth. Perseverance will land inside Mars' Jezero Crater on Feb. 18, 2021. (Image credit: NASA/JPL-Caltech) NASA's Perseverance rover has found that Mars' Jezero crater was at one point filled with water, offering a tantalizing hope
Read More
Mimicking Extreme Impacts To Learn How Minerals Are Affected by Meteorite Collisions thumbnail

Mimicking Extreme Impacts To Learn How Minerals Are Affected by Meteorite Collisions

“Fingerprinting” Minerals To Better Understand How They Are Affected by Meteorite Collisions Researchers mimicked these extreme impacts in the lab and discovered new details about how they transform minerals in Earth’s crust. When a space rock survives the turbulent passage through Earth’s atmosphere and strikes the surface, it generates shockwaves that can compress and transform…
Read More
How to Log In to Discord With a QR Code thumbnail

How to Log In to Discord With a QR Code

If you want to log in to Discord on the web or on your desktop, a quick way to do this is to scan the QR code on your screen using your phone’s Discord app. This lets you into your account in no time, and we’ll show you how. To use this method, you must…
Read More
How to Customize the Lock Screen on Windows 11 thumbnail

How to Customize the Lock Screen on Windows 11

When your Windows 11 PC is locked, you’ll see a lock screen with a clock, date, and a special background image. Here’s how you can change the lock screen photo, remove the tips, and customize other elements on the screen. First, right-click an empty part of your desktop and select “Personalize.” Or you can open…
Read More
The 10 Most Liked Photos on Instagram in 2021 thumbnail

The 10 Most Liked Photos on Instagram in 2021

2022 yılına girmeye hazırlanırken, 2021 yılına bir dönüp bakalım dedik ve bu yıl Instagram'da en çok beğeni alan 10 fotoğrafı bir araya getirdik. Gelin, bu fotoğraflara göz atalım. 2021 yılını ardımızda bırakıp 2022 yılına geçiş yapmamıza yalnızca iki gün kalmışken, 2021 yılına dair derlemelerimize kaldığımız yerden devam ediyoruz. 2021’in en popüler internet siteleri, en çok…
Read More
HAARP antenna array attempts to look inside a passing asteroid with radio waves thumbnail

HAARP antenna array attempts to look inside a passing asteroid with radio waves

Home News Science & Astronomy The High-Frequency Active Auroral Research Program (HAARP) antenna area was used to peer inside an asteroid. (Image credit: Secoy, A/Wikimedia Commons) Scientists have used a former U.S. military research facility famous for weather control conspiracy theories to learn more about the interior of a passing asteroid. The High-frequency Active Auroral Research
Read More
Index Of News
Consider making some contribution to keep us going. We are donation based team who works to bring the best content to the readers. Every donation matters.
Donate Now

Subscription Form

Liking our Index Of News so far? Would you like to subscribe to receive news updates daily?

Total
0
Share