באונ' ת"א הצליחו לזהות את המבנה שגורם לוירוסים לשכפל את עצמם

חוקרים באוניברסיטת תל אביב השתמשו בטכנולוגיה חדשנית והצליחו לראשונה למצוא מבנה של חלבון-דנ"א בוירוסים פילמנטיים הקשור בבניית הוירוס ושכפולו רגע לפני יציאה למרחב ההדבקה. התגלית עשויה לעזור ביצירת תרופות אנטי-ויראליות חדשות. המחקר נערך בהובלת המאסטרנט יואב שמיר ממעבדתו של פרופ' אמיר גולדבורט במחלקה לכימיה בפקולטה למדעים מדויקים ופורסם ב-Journal of the American Chemical Society.

החוקרים הצליחו לזהות את מבנה החלבונים על גדיל הדנ"א, אשר מסודרים בזוגות, כאשר כל אחד מכיל ליבה הידרופובית וזרועות חופשיות שמתאימות את עצמן כדי להקשר לדנ"א. כאשר החלבון נקשר לדנ"א הוא גם מאמץ צורה שטוחה יותר מאשר במרחב התאי על מנת לאפשר לזוגות נוספים להיצמד לגדיל הדנ"א. עד היום לא ניתן היה לדעת כיצד בדיוק החלבונים ממוקמים על הגדיל, והחוקרים הצליחו לגלות זאת.

תהודה מגנטית גרעינית (תמ"ג) הגיעה לשימוש בקהילה המדעית בשנות ה-50, והרעיון שניתן למדוד באמצעותה מרחקים בין אטומים בחלבונים התגלה בשנות ה-80. אם נדע את כל המרחקים בין האטומים, נוכל לדעת מה המבנה התלת מימדי של חלבון, אך הטכנולוגיה היתה מוגבלת ותנאי חובה לניסוי היה שהחומר אותו המדען בוחן יהיה מומס בתמיסה. חלבונים רבים אינם מסיסים ולא ניתן היה לפצח את המבנה שלהם. בתחילת שנות האלפיים הקהילה המדעית הצליחה לפרוץ את גבולות הטכנולוגיה ולאפשר מדידה של מוצקים.

פרופ' גולדבורט מסביר: "כאשר טכנולוגיית התמ"ג אפשרה לבחון חומרים במצב מוצק, הדבר הוביל ליכולת למדוד מספר רב של מרחקים בין האטומים במערכות ביולוגיות חדשות ולפענח את המבנה שלהן בצורה תלת מימדית מדויקת, כלומר לדעת את המיקום של כל אטום ביחס למשנהו. אפשר לדמיין זאת כמו משחק הילדים שבו חיברו את כל הנקודות באיור לקבלת כלב: לכל ילד יצא כלב קצת שונה, אבל כולם קיבלו אותה חיה.

"במחקר הנוכחי עבדנו עם וירוסים פילמנטיים מסוג בקטריופאג' המורכב מדנ"א חד-גדילי ואשר תוקף חיידקים. גדיל הדנ"א עטוף באלפי עותקי חלבון, והקומפלקס שלהם מעניין מאוד את הקהילה המדעית. גם בתוך התא המארח הדנ"א עטוף באלפי עותקים של חלבון אחר נקרא 'gVp' (חלבון גן מס' 5) אשר עוטף את הדנ"א ואחראי להובלתו אל מחוץ התא ליצירת וירוס חדש. אנחנו עיבדנו במספר שלבים את הוירוסים לקבלת ג'ל עליו אנו יכולים לבצע מדידות עם מכשיר התמ"ג, ובכך לאפשר את פיצוח מבנה הדנ"א-חלבון.

"הצלחנו להצביע ברמת דיוק מקסימלית על מבנה החלבונים הללו על גבי סליל הדנ"א, דבר שלא נעשה לפני כן. יתרה מזאת, גילינו כיצד ומדוע מתרחשת תופעת ה'קואופרטיביות' במבנה זה, לפיה כאשר חלבון ראשון מתחבר, לשני קל יותר למצוא את המיקום שלו, לשלישי אף יותר וכך הלאה".

לדברי פרופ' גולדבורט, "היכולת לפענח מבנים מעין אלה יכולה לתרום לתחום הרפואי, למשל במחלת הסיסטיק פיברוזיס. במחלה זו, חיידקים מצטברים בריאות ונדבקים זה לזה  ליצירת ביופילם. מבנה זה לעתים קטלני ליכולת הנשימה של החולה ובנוסף מקטין את היעילות של טיפול אנטיביוטי. בתוך הביופילם התגלו וירוסים מסוג דומה לאלה שחקרנו ומנגנון השכפול שלהם דומה לזה שמצאנו.

"אפשר להשתמש בתובנות שלנו כדי להבין איך להתמודד עם הוירוסים וכך להחליש את היווצרות הביופילם ולאפשר לאנטיביוטיקה להשמיד את החיידקים. זוהי דוגמה אחת מיני רבות לשימושים הרפואיים שהתגלית שלנו יכולה לאפשר".