אם נמדד מההתחלה ועד הסוף, ה- DNA בתאים שלנו ארוך מכדי להשתלב בגרעין התא, ומסביר מדוע יש לקפל וארוז אותו ללא הרף. כאשר הגיע הזמן לחלוקת תאים, והמידע הגנטי צריך להעביר לדור הבא, יש לארוז את ה- DNA בצורה הדוקה במיוחד, יכולות להיווצר השלכות חמורות אחרות על כדאיותו של התא. במאמץ צוותי טרנס-אירופי, חוקרים ממכון מקס פלאנק לפיזיולוגיה מולקולרית בדורטמונד (MPI), מכון סרטן הולנד, והטכנופולה האנושית במילאנו גילו כעת מתג מולקולרי המווסת את אריזת ה- DNA לכרומוזומוזומיות בצורת נקניק טיפוסית שנצפתה באגף תאים. לגילוי המנגנון המרכזי הזה לחטיבת תאים יש יישומים פוטנציאליים רבים ברפואה ובביוטכנולוגיה.
מספגטי לנקניקיות
ה- DNA שלנו נארז כל הזמן ובורח. ויש סיבה טובה לכך: תלוי במצב האריזה שלה, היא מבצעת פונקציות שונות בגרעין התא. במשך מרבית חייו – זה הזמן שבין שתי חטיבות תאים – הכרומוזומים שלנו נראים כמו ערימה ספגטי מופרעת ומסבכת, מה שהופך אותה לנגישה לקריאה. כאשר תא צריך ליצור עותק של עצמו, תהליך שנקרא "חלוקת תאים", יש להפריד בקפידה על הכרומוזומים, ליישר אותו ואז להפיץ אותו לתאי הבת. עם זאת, הדבר יהיה בלתי אפשרי עם DNA בצורה ספגטי. לכן גדילי ה- DNA עטופים ככל האפשר לקראת חלוקת תאים: לולאות וספירלות מרובות יוצרים כרומוזומים קומפקטיים, מסודרים בצורה מסודרת, בצורת נקניק עם צורת ה- X האופיינית שלהם, בערך פי 10,000 קצרים יותר מהגדילים המקוריים של ה- DNA.
אריזת כרומוזומים מוקדם מדי
האם ניתן לקרוא או להפיץ את הגנים שלנו ללא שגיאות תלוי אם ה- DNA מתעבה ברגע הנכון. "
Duccio Conti, חוקר פוסט-דוקטורט במחלקת אנדראה מוסצ'יו ב- MPI ומחבר השותף של המחקר
אריזות בחוזקה ה- DNA בזמן הלא נכון יכול להוביל לתוצאות חמורות על התא ולאורגניזם – למשל, אריזת DNA לא מבוקרת קשורה למיקרוצפליות ראשוניות. עם זאת, אופן הפעלת עיבוי ה- DNA ונשלט כאשר חלוקת התאים מתחילה לא נותר ידוע עד כה.
מתג מולקולרי בזמן
"רק באמצעות שיתוף הפעולה האינטנסיבי של שלוש הקבוצות שלנו הצלחנו לגלות כיצד מווסתת עיבוי DNA במהלך מחזור התאים על ידי מתג מולקולרי ייחודי," אומר אלסנדרו בורסליני, חוקר פוסט-דוקטורט בקבוצה של אלסנדרו וניני בטכנולוגולית האנושית וגם מחבר משותף של המחקר. החוקרים זיהו את החלבונים המווסתים את קונדנסין II – שידוע כי הם מניעים אריזת כרומוזומים בחלוקת תאים – עוברים לכרומוזומים. שני חלבונים מתחרים הדדית על קשירה לקונדנסין II: כאשר MCPH1 (או מיקרוצפלין) נקשר, קונדנסין II לא יכול ללכת ל- DNA, כאשר M18BP1 נקשר, קונדנסין II יכול להיקשר ל- DNA ולעשות לולאות. במהלך התקופה שבין חטיבות התא, המיקרוצפלין נקשר לקונדנסין II ושומר על זה לא פעיל, וגורם ל- DNA להיראות כמו ספגטי במקום נקניקיות. כאשר התא מתחיל להתחלק, אנזים המפתח CDK1 מופעל ומזרח את המיקרוצפלין וגם M18BP1, וגורם למתג של שותפים מחייבים. קונדנסין II מופעל אפוא ומסוגל לארוז את הספגטי לכרומוזומים בצורת נקניק.
'לראשונה אנו מבינים את אחד המנגנונים השולטים באריזת DNA בתחילת חלוקת התאים. זה לא רק מבהיר תהליך מהותי בחיים, אלא עשוי גם לתרום להבנה טובה יותר של טעויות בתהליך האריזה בעתיד, ובאופן אידיאלי, למניעתם, 'מסכם את בקי האריס, חוקר פוסט-דוקטורט במעבדה של בנימין רולנד במכון הסרטן בהולנד ומחבר המשותף של המחקר.
