00
עדכונים

מנוי במייל

קבלת עדכונים על רשומות חדשות ישירות לתיבת האמייל
יש להזין אימייל תקין על מנת להרשם לעדכונים
ברגעים אלו נשלח אליך אימייל לאישור/ביטול ההרשמה
*שים/י לב, מרגע עשית מנוי, כותב/ת הבלוג יוכל לראות את כתובת האמייל שלך ברשימת העוקבים.
X

המאור הקטן

בין חומר חיוני לרעל קטלני - מחקר ישראלי גילה כיצד מבחינים חיידקים בין זרחן לארסן

זרחן הוא אחד היסודות החיוניים לקיום החיים על כדור הארץ. הוא מרכיב חיוני ב-DNA ובמולקולות חשובות נוספות. בעוד אנחנו, בעלי החיים, מקבלים את הזרחן שלנו במזון, בתוך תרכובות גדולות, צורות חיים כמו צמחים או חיידקים, קולטים אותו מהסביבה, בעיקר בתרכובות פוספאט. ארסן, המכונה בעברית ישנה גם זרניך, הוא יסוד הדומה מאוד לזרחן מבחינת התכונות הכימיות, אבל בניגוד אליו – הוא רעל מסוכן וקטלני. בגלל הדמיון ביניהם, הארסן חודר בקלות יחסית לתאים, אבל כשהוא משתלב במקום זרחן במולקולות החיוניות לחיים, הוא הורס אותן וגורם להרעלה קשה. כיצד יודעים התאים, אם כן, להימנע מקליטת ארסן במקום זרחן? התשובה היא, שלא תמיד הם יודעים. רוב החלבונים האמונים על קליטת זרחן, אינם מבחינים בינו לבין ארסן, לכן ארסן משמש מרכיב בחומרי הדברה שונים ובתרופות נגד חיידקים ופטריות. בעבר הוא גם שימש נשק כימי, ובעבר הרחוק יותר – רעל שסייע בידי מתנקשים, בעיקר בני מלוכה ואצולה שביקשו לחסל איש את רעהו. מציאת חלבון קולט זרחן שיוכל לסנן את הארסן, תאפשר להבין טוב יותר את מנגנון הקליטה שלו – הבנה שתסייע לפתח מצד אחד כלי התגוננות יעילים יותר מפני הרעל, ומצד שני – לפתח רעלי ארסן משופרים, כמו קוטלי חרקים ואפילו תרופות.

בזכות הקשרים

לשמחתם הרבה של המדענים, הטבע כבר פיתח חלבונים כאלה, המסוגל להבחין בין זרחן לארסן. ואולם, עד כה לא היה ברור כיצד הם פועלים. חוקרים במחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן, החליטו לנסות לברר את הסוגיה, ופנו למקום שבו חלבונים כאלה הם כורח קיומי – אגם מונו בקליפורניה. מי האגם וקרקעיתו עשירים מאוד בארסן, ואף על פי כן, יש חיידקים המצליחים להתקיים בסביבה הרעילה הזאת, ולסנן מתוך כמויות גדולות של ארסנאט דווקא את מולקולות הפוספט (תרכובת זרחן) המעטות. צוות המחקר, בראשות פרופ' דן תופיק (Tawfik), בודד את החלבונים קולטי הזרחן של חיידקי הלומונאס (Halomonas) מן האגם. החוקרים גילו כי החלבונים האלה קושרים זרחן בזיקה גבוהה פי 5,000 מזיקתם לארסן. השלב הבא של המחקר היה לנסות להבין מה גורם להבדל הזה. לשם כך היה על המדענים, ובראשם ד"ר מיקאל אליאס (Elias) ותלמיד המחקר אלון ולנר (Wellner) להתגבר על מכשולים טכניים רבים, בטרם הצליחו ליצור גבישים של החלבון, שיהיה אפשר לבחון את המבנה שלהם באמצעות קרני X. בסופו של דבר, הם הצליחו לתעד את מבנה החלבון בשני מצבים, כאשר קשור אליו זרחן (בצורת פוספאט) וכאשר קשור אליו ארסן (בצורת ארסנאט). במבט ראשון, שתי צורות החלבון נראו זהות לחלוטין. במבט מעמיק יותר, בזכות צילום בהפרדה גבוהה במיוחד, הבחינו החוקרים בהבדל קטן אחד, בקשר מימן המחזיק את הזרחן / ארסן צמוד לחלבון. ההבדל כולו הסתכם בעשירית האנגסטרם (0.00000000001 מ') באורך הקשר הכימי, אבל מתברר כי במרחק הזעיר הזה נכנס עולם ומלואו – כשזרחן קשור לחלבון, קשר המימן מתקיים בדיוק כמו בספרי הכימיה. ואולם, כאשר ארסן נקשר אליו, נוצרות זוויות בלי אפשריות כמעט בין האטומים, הגורמות, לחדברי תופיק, לא רק להעדר זיקה בין ארסן לחלבון, אלא אף לדחייה, המונעת קישור ביניהם.

החוקרים מקווים כי להבנת המנגנון הזה יהיו יישומים בחקלאות וברפואה. כך למשל, יהיה אפשר לפתח חומר שייקשר לחלבון ויעכב את פעילותם של חיידקים מזיקים, כמו יהיה אפשר לרתום את המנגנון לייעול קליטת הזרחן בשורשי צמחים, מה שיאפשר כמובן גילוד של צמחים בריאים וחזקים יותר, ויצמצם את כמויות הדשן הדרושות להם. אבל גם לפני היישום, הם אומרים, זו עבודה חשובה ברמת המדע הבסיסי, השופכת אור על מנגנון מתוחכם ביותר שהתפתח במיליוני שנות אבולוציה.

הוספת תגובה

נשארו 150 תוים
נשארו 1500 תוים

תגובה אחת

© כל הזכויות לתוכן המופיע בדף זה שייכות ל ettaynevo אלא אם צויין אחרת