מחקר חדש מאוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון מגלה שחוסר תפקוד בחלבון החיוני לשמירה על יציבות בכרומוזומים שלנו עשוי להיות אחראי למחלות קשות – ולפעמים קטלניות.
הממצאים שלהם, שפורסמו היום ב מַדָעיכול לספק לחולים ולרופאים שלהם מוטציות חלבון חדשות לבדיקת סוגי סרטן ומחלות מח עצם מסוימות.
הכרומוזומים שלנו (צרורות של חלבונים ודנ"א שאוגרים את כל המידע הגנטי שלנו), מוגנים מפני השפלה על ידי טלומרים – מכסי המגן בקצות הכרומוזומים העשויים מרצפי דנ"א וחלבונים חוזרים. בעוד שטלומרים מתקצרים באופן טבעי ככל שאנו מזדקנים, חוסר תפקוד ביצירת ותחזוקה של טלומרים עלול להפוך את ה-DNA לפחות יציב, מה שמוביל להזדקנות מוקדמת ולמחלות אחרות.
מדענים במעבדה של Ci Ji Lim, פרופסור לביוכימיה מאוניברסיטת UW–Madison, בשיתוף חוקרים מהמחלקה לכימיה של האוניברסיטה, התעניינו בזיהוי חלבונים המקיימים אינטראקציה עם אנזים בשם טלומראז, שאחראי לשמירה על הטלומרים. תקלות בחלבונים אלה עלולות להיות הגורם למחלות מסוימות הנובעות מטלומרים מקוצרים.
"קו המחקר הזה חורג מהבנה ביוכימית של תהליך מולקולרי. הוא מעמיק את ההבנה הקלינית של מחלות טלומרים", אומר לים, שעבודתו נתמכת על ידי המכונים הלאומיים לבריאות.
החוקרים, בראשות הסטודנט לתואר שני Sourav Agrawal, מדען המחקר Xiuhua Lin והחוקר הפוסט-דוקטורט Vivek Susvirkar, חיפשו חלבונים שעשויים לקיים אינטראקציה עם טלומראז באמצעות AlphaFold, כלי למידת מכונה שמנבא את המבנה התלת-ממדי של חלבונים ואינטראקציות חלבון-חלבון. הם מצאו שמולקולה הנקראת חלבון שכפול A (RPA) ממלאת תפקיד חיוני בשמירה על הטלומרים על ידי גירוי הטלומראז. תפקידו של RPA בשכפול ותיקון DNA הובן מזמן, אך תפקידו בשמירה על טלומרים ארוכים ובריאים בבני אדם לא אושר בעבר. בהנחיית הממצאים שלהם מ-AlphaFold, הצוות אימת בניסוי שבבני אדם, RPA נדרש כדי לעורר טלומראז ולעזור לשמור על טלומרים.
לממצאים שלהם, אומר לים, יש השלכות מיידיות על חלק מהחולים עם מחלות קטלניות לעתים קרובות הנובעות מטלומרים מקוצרים, כולל אנמיה אפלסטית, תסמונת מיאלודיספלסטית ולוקמיה מיאלואידית חריפה.
"יש כמה חולים עם הפרעות טלומרים מקוצרות שלא ניתן היה להסביר עם גוף הידע הקודם שלנו", מסביר לים. "עכשיו יש לנו תשובה לגורם הבסיסי לכמה מהמוטציות של מחלת הטלומרים הקצרה האלה: היא תוצאה של RPA לא מסוגל לעורר טלומראז".
לים והצוות שלו קיבלו פניות מקלינאים ומדענים ברחבי העולם ששאלו אם מחלות החולים שלהם יכולות להיות תוצאה של מוטציות גנטיות המעכבות את התפקוד החדש של RPA.
יש עמיתים שפונים מצרפת, ישראל ואוסטרליה. הם רק רוצים לתת סיבה למחלת הטלומרים הקצרה של החולה שלהם כדי שהחולים ובני משפחותיהם יוכלו להבין מה קורה ולמה. בעזרת ניתוח ביוכימי, אנחנו יכולים לבדוק את המוטציה של המטופלים שלהם כדי לראות אם היא משפיעה על האופן שבו RPA מקיים אינטראקציה עם טלומראז, ולתת לרופאים תובנות לגבי הגורמים האפשריים למחלות של המטופלים שלהם".
Ci Ji Lim, פרופסור לביוכימיה, UW–Madison
מחקר זה מומן בחלקו על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (R01GM153806 ו-DP2GM150023), משרד UW–Madison של סגן הקנצלר למחקר, קרן ויסקונסין למחקר בוגרי ומחלקת ביוכימיה של UW–Madison.
