כדי לקדם את ההבנה הכמותית של קבלת החלטות תאית, ד"ר גרגורי ריבס וצוותו במחלקה להנדסה כימית עבדו כדי לפרש כיצד גורם שעתוק מכתיב את השינוי בביטוי הגנים בתאים.
עבודת הצוות, שפורסמה לאחרונה ב התקדמות המדעמתמקד בחלבון בשם Dorsal, שהוא גרסה של גורם גרעיני-κB (NF-κB) – גורם שעתוק מכריע השולט בתהליכים תאיים וקבלת החלטות תוך ויסות חסינות והתפתחות התא.
NF-κB מעורב במספר התנהגויות תאיות רלוונטיות מבחינה רפואית, כגון דלקת, חסינות מולדת וריפוי פצעים. רמת הבנה זו יכולה להוביל ליכולת לשלוט בתהליכים התאיים הללו בעצמנו, מכיוון שטעויות בפעילות NF-κB יכולות להוביל למצבי מחלה, כמו סרטן".
ד"ר גרגורי ריבס
ל-NF-κB יש מצבים שונים בתוך גרעין התא. יש לו פוטנציאל להיקשר עם DNA, להתקבץ יחד ולהיות פעיל או לא פעיל. הצוות של ריבס הראה שוויסות גנים מתרחש ברמה זו.
"אנו יכולים להבחין בין המולקולות שנעות לאט לעומת אלו שנעות במהירות, כמו גם אלו שאינן זזות כלל", אמר ריבס. "אנחנו יכולים לעשות זאת באמצעות שיטת ספקטרוסקופיה של תנודות שמראה לנו כמה דורסל מסתובב".
המטרה היא ליצור מפה שמקשרת כמה דורסל נמצא בגרעין לכמה ממנו קשור ל-DNA. הבנת המפה הזו של האופן שבו דורסל נקשר ל-DNA מובילה לרמת ניבוי של הבנה ויכולה לחשוף כיצד לתמרן את המסלול הזה למטרות טיפוליות.
בשימוש בטכניקות הדמיה מיוחדות כדי לזהות את המצבים השונים של דורסל בתא, הצוות הצליח להשיג מודלים מתמטיים המשקפים תמונה מדויקת של כמה דורסל נקשר ל-DNA, כמו גם את כמות הדורסל שנקשרה יחד.
במחקרים קודמים, הצוות של ריבס צילם רק תמונות בטכניקת ההדמיה שלהם. הם החליטו להציג תאים למשך זמן ארוך יותר.
העבודה מקיפה טווחי אורך וזמן מרובים, ומאפשרת להם לקבל תצוגה רחבה של הגרעין של המנגנון המחבר בין דורסל ל-DNA.
"כשבדקנו כמה דורסל מסתובב בחופשיות, נראה היה שזה לא תלוי בכמות שיש בגרעין", אמר ריבס. "מפה זו תחשוף את הכמות החופשית של דורסל בגרעין. ברגע שניצור אותה, אחרים יהיו חופשיים להשתמש בה כדי שיוכלו לקדם את ההבנה שלהם לגבי ויסות גנים".
הקשר בין כמות NF-KB בגרעין לעומת כמה ממנו עושה את עבודתו ב-DNA הופך לפשוט כאשר מיישמים שיטות אלו. זה אפשר לריבס ולצוות להעריך חלקים שונים של העוברים.
הצוות מצא שכמות ה-NF-κB החופשית לנוע קבועה בחלקים שונים של העובר. הכמות הקשורה ל-DNA, לעומת זאת, אינה קבועה. המשמעות היא שהיחס בין השניים אינו ליניארי. "עם הידע הזה על האופן שבו דורסל מקיים אינטראקציה עם ה-DNA, יש לנו הבנה טובה יותר של כמה נצטרך להפעיל את מסלול ה-NF-KB, אם נצטרך להתערב למטרות טיפוליות", אמר ריבס.
