תא חי הוא מטרופולין שוקק חיים, עם אינספור מולקולות וחלבונים המנווטים במרחבים צפופים לכל עבר. חלוקת תאים היא אירוע גדול אשר משנה את הנוף לחלוטין. התא מתחיל להתנהג כמו מארח של תחרות בינלאומית, מגדיר מחדש רחובות שלמים, העברת מבנים ומנתב את מערכות התחבורה שלו.
במשך עשרות שנים, החוקרים שבויים ביכולתו של התא לארגן מהפך כה דרמטי. מרכזי בתהליך הוא ציטושלד המיקרוטובולי, רשת של סיבים המספקת תמיכה מבנית ומקלה על התנועה בתוך התא, ומבטיחה שהכרומוזומים מופרדים בצורה נכונה. שגיאות בחלוקת תאים יכולות להוביל למגוון רחב של מחלות והפרעות, כולל סרטן או הפרעות גנטיות.
עם זאת, למרות חשיבותו הקריטית, המנגנונים המדויקים השולטים כיצד תאים מארגנים מחדש את פניםיהם במהלך חלוקת התא נותרו בגדר תעלומה. איך תא יודע מתי וכיצד לסדר מחדש את הפיגומים הפנימיים שלו? מהם האותות המולקולריים השולטים בשינויים אלו? מי הם שחקני המפתח שמנהלים את הכל?
לפי מחקר חדש, חלק מהשינויים מסתכמים במערכת פשוטה ואלגנטית להפתיע – היפוך של מתג מולקולרי. הממצאים מתפרסמים היום ב תקשורת טבע על ידי חוקרים במרכז לרגולציה גנומית בברצלונה ובמכון מקס פלנק לפיזיולוגיה מולקולרית בדורטמונד.
בלב התגלית עומד החלבון PRC1. במהלך חלוקת התא, PRC1 ממלא תפקיד מפתח בארגון חלוקת התא. הוא מצלב מיקרוטובולים, ועוזר ליצור מבנה באזור המכריע שבו המיקרוטובולים חופפים והכרומוזומים מופרדים.
אבל PRC1 לא פועל לבד. הפעילות שלו מבוקרת באופן הדוק כדי להבטיח שהמיקרוטובולים מתאספים בזמן ובמקום הנכון. החלבון נשלט באמצעות תהליך הנקרא זרחון, שבו אנזימים מוסיפים תגים כימיים קטנים לאזורים ספציפיים על פני השטח שלו. תגים מולקולריים אלו יכולים להעלות או להוריד את הפעילות של PRC1.
גילינו שמניפולציה של מצב הזרחון של PRC1 יכולה לגרום למעברים בקנה מידה גדול בין מצבים שונים של ארגון שלד ציטוניים הדרושים לחלוקת תאים. השינויים נמשכים דקות ספורות בלבד להשלמתם".
ד"ר ווי מינג לים, הכותב הראשון של המחקר וחוקר פוסט-דוקטורט ב-CRG
החוקרים גילו את התגלית הזו על ידי פיתוח מערכת מעבדה חדשה שבה הם יכולים לשלוט במדויק ואף להפוך את המעברים של מבני הציטושלד הקשורים לשלבים שונים של חלוקת תאים מחוץ למערכת חיה. הטכנולוגיה החדשה יכולה לעזור לחוקרים לחקור את המנגנונים הבסיסיים השולטים בחלוקת תאים בשליטה ובפירוט רב יותר מאשר בעבר, ובזמן אמת.
"נוכל כעת ליצור ולצפות בסרטים של שלד ציטוטי מתארגן מחדש תחת המיקרוסקופ, תוך כדי העברה מהירה והילוך אחורה כרצוננו. זוהי אבן דרך חשובה בתחום", אומר פרופסור המחקר של ICREA תומס סורי, מחבר בכיר של המחקר חוקר במרכז לרגולציה גנומית בברצלונה.
המערכת החדשה יכולה בסופו של דבר לשפוך אור על אסטרטגיות טיפוליות פוטנציאליות למצבים שבהם חלוקת תאים משתבשת, כמו סרטן. עם זאת, עבור סארי, ההשלכות של המחקר הן כיצד הוא מעורר תחושת פליאה על התחכום של עולם הטבע. "תאים הם קטנים להפליא, ובכל זאת קיימת בתוכם מערכת מאוד מאורגנת ומורכבת שפועלת בדיוק רב. עם תגליות כאלה, המורכבות הזו מתחילה להתפרק", הוא מסכם.