זוג משמים

מאת: אמיר עדן
פורסם ב"גליליאו" גיליון 29, עמ' 5, אוגוסט 1998.
כתבה המתפרסמת בגיליון זה (גליליאו 29) עוסקת בטלומרים - קצות הכרומוזומים, ובחשיבותם בתהליך ההזדקנות ובמחלת הסרטן. מתברר כי לטולמרים תפקיד חשוב נוסף בזיווג הכרומוזומים במהלך יצירת תאי המין (תאי הזרע והביצית).

החומר הגנטי בתא החי מאורגן בכרומוזומים. כל כרומוזום מצוי בתא בשני עותקים: עותק אחד מקורו באם, והאחר באב. בעת יצירת תאי המין מתרחשת חלוקת הפחתה (מיוזה) ובסיומה מתקבלים תאים בעלי עותק יחיד מכל כרומוזום. לאחר הפריית הביצית על ידי תא הזרע מתקבל שוב תא עם שני עותקי כרומוזומים. כדי להבטיח חלוקה נכונה ומדוייקת של הכרומוזומים בעת המיוזה, מסתדרים הכומוזומים בזוגות זה מול זה, ורק לאחר שכל כרומוזום מוצא את בן זוגו מתרחשת חלוקת התא.

כיצד מצליחים הכרומוזומים למצוא את בן זוגם הנכון ולהיצמד אליו? בעקבות התבוננות בתאים המצויים בתהליך המיוזה הועלו כמה רעיונות העשויים לענות על השאלה. נמצא כי בשלבי המיוזה הראשונים, נקשרים הטלומרים למעטפת הגרעין והכרומוזומים מסתדרים בצורת זר (ראו איור). אם קצות הכרומוזומים מעוגנים במעטפת הגרעין, הרי חיפוש בן הזוג הופך למשימה קלה יותר, כי כך יש לחפש את בן הזוג על פני המעטפת, ולא בכל חלל הגרעין. ואם מאוגדים הטלומרים במעין צרור, מצטמצם שטח החיפוש עוד יותר, ואפשר לזהות כרומוזומים בעלי אורך דומה שעשויים להיות מועמדים מאימים יותר כבן הזוג הנכון. מכאן הועלתה ההשערה כי הטלומרים ממלאים תפקיד חשוב בתהליך. רעיונות אלו פותחו לפני זמן רב, אך לא היה אפשר לבדוק את אמיתותם. והנה, כמה עבודות המתפרסמות עתה בכתב העת "נייצ'ר" מראות בפעם הראשונה כי פגיעה בתקינות הטלומרים ובהתארגנותם לצרור משבשת את זיווג הכרומוזום ואת תהליך יצירת תאי מין.

שתי קבוצות מחקר מאנגליה בראשות ר' אלשיר (Allshire) ופי נרס (Nurse) התעניינו בחלבונים הנקשרים לטלומרים, וזיהו שניים כאלה. כאשר פיתחו זני שמרים שבעקבות מוטציה חסרים להם חלבונים אלו, נוכחו לדעת כי הטלומרים שלהם אינם מתפקדים כיאות. כשבדקו החוקרים את יכולתם של התאים המוטנטיים לבצע מיוזה, מצאו שב-95% מהמקרים לא התקבלו תאי מין תקינים, כנראה מכיוון שהכרומוזומים נכשלו במציאת בן זוגם, ולא התחלקו נכון בין תאי הבת.

כדי לבחון את התארגנות הטלומרים והכרומוזומים לקראת המיוזה, חיפשו החוקרים דרך לסמן אותם באופן ייחודי. קיימות שיטות רבות לסימון כזה, אך כולן כרוכות בהריגת התא לצורך הכנתו להתבוננות במיקרוסקופ. במקרה זה ביקשו החוקרים לעקוב אחר התארגנות הטלומרים בזמן אמת בתא חי המבצע מיוזה. לשם כך הנדסו גן מלאכותי המורכב משני גנים שונים: גן אחד, שמקורו בשמר, מקודד לחלבון שהוא מרכיב רגיל של הטלומרים, ואילו מקורו של הגן האחר במדוזה, והוא מקודד לחלבון המקנה למדוזה את צבעה הירקרק הזוהר. הגן המלאכותי שהוחדר לשמרים יצר איפוא חלבון זוהר בטלומרים. את הגן החדש החדירו לתאי שמר, ועל ידי צילום התאים בווידאו דרך מיקרוסקופ יצרו החוקרים סרטון העוקב אחר תנועת הטלומרים בתא לקראת תהליך המיוזה (אפשר לצפות בסרטון באתר של כתב העת נייצ'ר)

עתה חזרו החוקרים לתאים שבהם הפגם בתפקוד הטלומר גרם לפגיעה ביצירת תאי המין. ובעזרת אותו גן מלאכותי הראו שבתאים אלו נפגעה יכולתם של הטלומרים להתקבץ לנקודה אחת ולהתארגן בצרור.

ממצאים אלו מדגימים בפעם הראשונה את חשיבותם של הטלומרים בתהליך זיהוי זיווג הכרומוזומים בעת יצירת תאי המין.


השלבים הראשונים של התארגנות הכרומוזומים (החוטים השחורים) לקראת מיוזה
הטלומרים (מסומנים בירוק) נקשרים למעטפת הגרעין, ומתקבצים לצרור.
בהמשך התהליך יסתדרו הכרומוזומים בזוגות, וייפרדו ליצירת תאי הבת.


באדיבות מערכת גליליאו.