חוקרי LMU חושפים את המנגנון שבאמצעותו הריבוזומים מעלים אזעקות בתא.
ריבוזומים, מפעלי החלבונים של התא, חיוניים לכל היצורים החיים. הם נקשרים ל-mRNA ונעים לאורך מולקולת השליח, תוך שהם קוראים את הקוד הגנטי. באמצעות מידע זה, הם מקשרים בין חומצות אמינו לייצור חלבונים. אבל הפונקציה שלהם חורגת הרבה מעבר לייצור טהור: ריבוזומים הם גם חיישנים חשובים ללחץ תאי ויוזמים תגובות הגנה כאשר מתעוררות בעיות. צוות בינלאומי בראשות פרופסור רולנד בקמן ממרכז הגנים של LMU מינכן זיהה מנגנונים מרכזיים מאחורי הפעלת תגובת הלחץ הזו. החוקרים פירטו את ממצאיהם בכתב העת טֶבַע.
ייצור חלבון בתאים מגיב ברגישות רבה ללחצים רבים, כולל מחסור בחומצות אמינו, נזק ל-mRNA וזיהומים ויראליים. גורמי לחץ כאלה פוגעים בקריאה של mRNA ועלולים להוביל לעצירת ריבוזומים ולהתנגשות זה בזה. זה מניע את מה שנקרא תגובת סטרס ריבוטוקסית (RSR), אשר מפעילה תוכניות הגנה שלפיהן הנזק מוסר או מוות של תאים.
שילוב של ביוכימיה ומיקרוסקופ קריו-אלקטרון
החלבון ZAK – מה שנקרא קינאז, כלומר אנזים המפעיל מולקולות אחרות על ידי העברת קבוצת פוספט אליהן – ממלא תפקיד מרכזי בתיווך תגובת הלחץ. מדענים לא היו בטוחים כיצד ZAK מזהה ריבוזומים התנגשו ובכך מפעיל את תגובת הלחץ. באמצעות השילוב של ניתוחים ביוכימיים ומיקרוסקופ קריו-אלקטרון, צוות המחקר הוכיח שהתנגשויות ריבוזומים הן למעשה אות ההפעלה העיקרי של ZAK. החוקרים הראו כיצד מגויס ZAK לריבוזומים ואילו מאפיינים מבניים של ריבוזומים מתנגשים חייבים להכיר ב-ZAK על מנת להיות מופעל: אינטראקציות בין ZAK לחלבונים ריבוזומים מסוימים גורמות לדימריזציה של אזורים מיוחדים של ZAK, כלומר, להצטרף יחד ליצירת זוג קשור. זה מניע את מפל האותות.
"הבנה מעמיקה יותר של המנגנונים הללו חשובה מכמה סיבות", אומר בקמן: ראשית, ZAK פועל בשלב מוקדם מאוד בתגובת הלחץ התאית, ולכן הבהרת מנגנוני הזיהוי שלו מספקת תובנות חשובות לגבי האופן שבו תאים תופסים הפרעות בדיוק זמני גבוה וכיצד בקרת איכות ריבוזומלית, במורד הזרם ובין נתיבי האיתות החיסוניים. יתר על כן, ZAK רלוונטי מבחינה טיפולית, מכיוון שפעילות ZAK לא מווסתת קשורה למחלות דלקתיות וללחץ ריבוזמלי כרוני.
הממצאים שלנו מאירים אפוא עיקרון מרכזי של ביולוגיה של דחק אוקריוטי. מנגנון התרגום עצמו משמש כאן כפלטפורמת מעקב שממנה יוזמים אותות לחץ עולמיים".
פרופסור רולנד בקמן, מרכז הגנים של LMU במינכן
