מחקר חדש מראה שאופן שבו תא לא מצליח להתחלק לאחר העתקת ה-DNA שלו יכול לקבוע את גורלו.
חלוקת תאים היא אחד התהליכים הבסיסיים והמורכבים ביותר העומדים בבסיס החיים. בתאים אנושיים, אלפי מולקולות מתואמות זו עם זו בצעדים מדויקים ביותר, הכל תוך שבריר שנייה. אבל דברים לא תמיד הולכים כמתוכנן.
לפני שתא מתחלק לשניים, עליו להעתיק תחילה את ה-DNA שלו, כך שכל תא חדש יקבל סט שלם. מדי פעם, מה שיכול לקרות הוא שתא מעתיק בהצלחה את ה-DNA שלו אבל אז לא מצליח להתפצל לשניים. כאשר זה קורה, לתא נותרים שני עותקים של ה-DNA שלו – מצב המכונה שכפול גנום שלם (WGD).
אחת הדרכים לדמיין זאת היא לדמיין צילום מסמך. בדרך כלל, היית עושה שני עותקים ומציב אחד בכל תיקיה. בשכפול גנום שלם, העותקים נעשים אך אינם מופרדים, ומשאירים תיקייה אחת עם שני העותקים.
שכפול גנום שלם אינו רק שגיאה מינורית; זה יכול להשפיע אם תא ממשיך לתפקד, הופך ללא פעיל או מת, משנה את תפקידו ומבדיל, צובר שגיאות הקשורות להזדקנות, או תורם למחלות כמו סרטן.
במחקר חדש, חוקרים מאוניברסיטת הוקאידו בחנו שתי דרכים עיקריות שבהן תאים אינם מצליחים להתחלק ועוברים שכפול גנום שלם: כשל ציטוקינזיס והחלקה מיטוטית.
בכשל ציטוקינזיס, התא משלים את רוב תהליך החלוקה אך אינו מתפצל פיזית לשניים עקב שגיאה בציטופלזמה. בהחלקה מיטוטית, התא מתחיל להתחלק אך יוצא מהתהליך בטרם עת מבלי להפריד כראוי את הגנום שלו.
"בעוד שכפול גנום שלם מתרחשת באמצעות תהליכים תאיים מרובים, לא היה ברור אם הבדלים במסלול משפיעים על המאפיינים של התאים המתקבלים", אומר פרופסור-משנה Ryota Uehara, מחבר המחקר המקביל.
למרות ששני התהליכים מובילים לשכפול גנום שלם, החוקרים גילו שיש להם השפעות שונות מאוד על חלוקות התאים והכדאיות הבאים.
באמצעות הדמיה של תאים חיים ותיוג ספציפי לכרומוזומים, הצוות השווה את מה שקורה לתאים לאחר שכפול הגנום באמצעות שני המנגנונים הללו. תאים שנוצרו כתוצאה מכשל ציטוקינזיס נמצאו יציבים יותר והראו שיעור הישרדות גבוה יותר. לעומת זאת, תאים שנוצרו באמצעות החלקה מיטוטית הפגינו חלוקה לא אחידה של כרומוזומים וחיות מופחתת.
החוקרים עקבו אחר ההבדל הזה לאופן שבו הכרומוזומים מסודרים במהלך התהליך. בהחלקה מיטוטית, הכרומוזומים מופצים לעתים קרובות בצורה לא אחידה, מה שפוגע בהישרדות התא. עם זאת, בכשל ציטוקינזיס, הכרומוזומים מתפזרים בצורה שווה יותר, עוזרים לשמור על איזון גנומי ותומכים בכדאיות התא. כאשר הצוות שיפר בניסוי את הפרדת הכרומוזומים בתאים שעברו החלקה מיטוטית, הכדאיות שלהם שוחזרה באופן משמעותי.
ממצאים אלו חשובים במיוחד לחקר הסרטן. שכפול גנום שלם נצפית בדרך כלל בתאי סרטן, וכמה טיפולים אנטי סרטניים יכולים גם לעורר אותו ללא כוונה. תאים ששורדים לאחר שכפול עשויים להמשיך לגדול ולתרום להישנות הגידול. המחקר מצביע על כך שתהליכי מיקוד כגון הפרדת כרומוזומים יכולים לעזור להגביל את ההישרדות של תאים חריגים אלה.
"ישנם מנגנונים שונים שדרכם יכולה להתרחש שכפול גנום שלם, אבל ההשפעות המובהקות שלהם התעלמו במידה רבה", אומר אוהרה. "ערערנו על השקפה קונבנציונלית זו על ידי השוואת תאים שנוצרו באמצעות מנגנונים שונים ומצאנו שההבדלים הללו יכולים להשפיע על התנהגות התא בטווח הארוך."
