ישנם תהליכים בגוף האדם שיכולים לדכא את הצמיחה והשגשוג של תאים סרטניים. מנגנונים אלו, כולל אלה הכוללים את חלבון מדכא הגידול p53, נחקרים בהרחבה בשל תפקידם הקריטי במחלה. באמצעות מחקרים על חלבונים המווסתים את p53, מדענים מבית החולים לחקר הילדים של סנט ג'וד ניתקו מנגנון דיכוי גידול שלא הוכר בעבר. נמצא בדרך כלל ברמות נמוכות בתאים, חלבון p14 Alternative Reading Frame (p14ARF) מתבטא ברמות גבוהות יותר תחת לחץ אונקוגני ומפעיל את p53. החוקרים זיהו מנגנון דיכוי גידול חלופי עבור p14ARFמראה כיצד היווצרות קונדנסט והפרעה בייצור הריבוזומים תורמים לתהליך. הממצאים פורסמו היום ב תקשורת טבע.
החוקרים הראו כי ביטוי מוגבר של p14ARF גורם לחלבון להיפרד בשלבים עם רכיבים תאיים אחרים. זה מתרחש בתוך הגרעין, תא חסר ממברנה בגרעין התאים האחראים לייצור הריבוזומים. בגרעין, p14ARF נקשר ל-nucleophosmin ומפריד שלב עם nucleophosmin, חלבון חיוני לייצור ריבוזומים, יוצר מצב דמוי ג'ל, מה שמוביל לירידה בדינמיקה של nucleophosmin, עצירת ביוגנזה של ריבוזום ורעילות תאים. התהליך, שהתחיל ב-p14ARFמייצג אפוא מסלול דיכוי גידול חלופי סביר.
עמ' 14ARF מסטיק את העבודות בגרעין
"עמ' 14ARF מתבטא בדרך כלל ברמות נמוכות מאוד בתאים בריאים, אך ביטוי מוגבר מושרה בתגובה ללחץ אונקוגני, כגון וויסות מוגברת של MYC או אונקוגנים אחרים", מסביר המחבר המקביל ריצ'רד קריוואקי, PhD, המחלקה לביולוגיה מבנית בסנט ג'וד.
החקירות של קריוואקי בעמ' 14ARF התפקוד החל כאשר החלבון, עם ביטוי מוגבר, נמצא כממוקם לגרעין. באמצעות אינטראקציה עם נוקלאופוסמין, חלבון הנמצא בשפע בתוך הגרעין המשמש כמנהל מפעל הריבוזומים, p14ARF הופך למפתח בעבודות הגרעין, משבש את תפקודו הרגיל.
עם ביטוי יתר, p14ARF יכול ללכת לגרעין ולחסום את נוקלאופוסמין מלפעול כמלווה ולהעביר חלקיקים פרה-ריבוזומליים החוצה. אז, נוקלאופוסמין נתקע בגרעין, וכתוצאה מכך, החלקיקים הריבוזומים נתקעים."
אריק גיבס, מחבר ראשון, המחלקה לביולוגיה מבנית
גיבס וקריוואקי הראו בעבר שבבודד, p14ARF ונוקלאופוסמין יוצרים עיבוי ביומולקולרי. היווצרותם של קונדנסטים, המופיעים לעתים קרובות כטיפות מתחת למיקרוסקופ, הוכחה כמווסתת מספר הולך וגדל של תהליכים ביולוגיים, החל משעתוק ועד לאיתות תאים. בדרך כלל, קונדנסטים עושים זאת על ידי הגדלת הריכוז המקומי של ביומולקולות ספציפיות כמו DNA, RNA וחלבונים באופן זמני. עם זאת, ביומולקולות זקוקות ל"כרטיס לרכיבה" ספציפי לרצף כדי להשתתף בהפרדת פאזות.
עמ' 14ARF רשת היא המפתח לדיכוי הגידול
גיבס וקריוואקי מינפו טכניקות ביו-פיזיקליות, כולל פיזור נויטרונים בזווית קטנה (שבוצע במעבדה הלאומית של Oak Ridge) וספקטרוסקופיה של תהודה מגנטית גרעינית, כדי לחקור את האופי המוזר של p14ARF-נוקלאופוסמין מתעבה. "מצאנו ש-p14ARF לא הייתה רק הפרדת פאזות עם נוקלאופוזין אלא גם הרכבת מבנה רשת גדול בעל סימטריה מסוימת", הסביר גיבס. "הרשת הזו הייתה אחראית להגבלת הדינמיקה של p14ARF ונוקלאופוסמין בתוך הקונדנסטים."
יתר על כן, בעוד p14ARF נחשב בדרך כלל לחלבון מופרע מיסודו חסר מבנה יציב, החוקרים שמו לב שהוא הראה אלמנטים של מבנה משני בתוך הקונדנסטים, המקלים על היווצרות הרשת. "מצאנו שממשקים הידרופוביים באזורי המבנה המשני יוצרים את הקשרים הצולבים השונים להרכבת הרשת ובעצם נותנים לעיבוי את המאפיינים הייחודיים שלו", הסביר גיבס. האופי המסודר של הרשת הוביל לכך שהקונדנסטים קיבלו מצב דמוי ג'ל, ולמעשה נועל את הנוקלאופוסמין במקום.
הממצאים מאירים מסלול שלא היה ידוע קודם לכן שבו p14ARF תורם לדיכוי הגידול. בנוסף, מכיוון שהקונדנסטים מסתמכים בדרך כלל על דינמיקת נוזלים כדי להשיג את תפקידם, כאשר התמצקות קשורה לעתים קרובות למצב הגורם למחלה, עבודה זו מספקת פרספקטיבה ייחודית על עיבוי ביו-מולקולרי.
"אני חושב שזה מרתק זה היבט של איך p14ARF פועל כמדכא גידולים הוא באמצעות אי מוביליזציה של הגרעין דמוי הנוזל ועיכוב לכאורה של שלבים קריטיים בביוגנזה של הריבוזום", הסביר קריוואקי. "עכשיו אנו יכולים לראות כיצד p14ARF פועל כמדכא גידול דרך העדשה של מה שאנו רואים בדרך כלל כאפקט מזיק בתוך הגרעין."
מחברים ומימון
המחברים האחרים של המחקר הם איילה חסן, ריינר קימרל וברברה פרון; Bruker Switzerland AG; גרגלי נאגי, וולינגטון לייטה, וויליאם הלר וכריס סטנלי; Oak Ridge National Laboratory; ו-Qi Miao, Mylene Ferrolino, Richa Bajpai, אהרון פיליפס, אהרון פיטר ושונדרה מילר; סנט ג'וד.
המחקר נתמך על ידי מענקים מהמכון הלאומי למדעי הרפואה הכללית (5R35GM131891, 1F32GM133078) ו-ALSAC, ארגון גיוס התרומות והמודעות של סנט ג'וד.
