מימין לשמאל: מיכאל מרש ופרופ' ג'פרי גרסט. בין שמרים לבני-אדם
הפרשות, בדרך כלל, אינן עניין שמקובל לדווח עליו בתקשורת. מצד שני, כתיבה על ענייני מדע מזמנת, לעתים, משימות שבשמיעה ראשונה עלולות לגרום להרמת גבות. מי שזקוק לכך יכול לקבל כאן עוד הוכחה לעובדה שגם בעיתונות המדעית יש, לפעמים, "אנשים שנושכים כלבים". כזה הוא המחקר המדעי שלפנינו, מבית היוצר של פרופ' ג'פרי גרסט מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע.
פרופ' גרסט חוקר את הגורמים הגנטיים האחראיים לתהליכי ההפרשה מתאים חיים; למשל, תהליכי ההפרשה של הורמונים, או תהליכי ההפרשה של מתווכים עצביים (נירוטרנסמיטרים) מתאי עצב. מתברר, שבלי קשר לשאלת זהותו ותפקידו של החומר המופרש, ולאופי התא המפריש אותו, מנגנון ההפרשה הוא אותו מנגנון עצמו הפועל בכל התאים המפרישים. מדובר באחד ממנגנוני החיים הבסיסיים ביותר, שבנוסף לתפקידו המרכזי בתהליכי התקשורת הבין-תאית מעורב גם בתהליכי הבנייה של התאים החיים עצמם. הגנים האחראיים להפעלתו של המנגנון הזה שמורים היטב במעלה האבולוציה, כלומר, ההבדלים בין הגנים האלה בתאי שמרים, זבובים או בני-אדם הם קטנים, יחסית. עובדה זו מאפשרת ללמוד על עקרונות פעולתו של מנגנון ההפרשה המתאים בגוף האדם באמצעות מחקר שמתבצע בתאים של אורגניזמים פחות מפותחים, ואפילו בתאי שמרים. זה בדיוק מה שעושים פרופ' גרסט וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה.
תהליך ההפרשה מתחיל בכך שהתא המפריש יוצר בתוכו מעין שלפוחית המכילה את החומר המיועד להפרשה. שלפוחית זו עשויה ממעין קרום המורכב ממולקולות שומניות הקרויות פוספו-ליפידים (גם קרומו של התא עצמו מורכב ממולקולות ליפידים, מסוגים שונים). כשמנגנון ההפרשה נכנס לפעולה, הוא גורם לאיחוי של קרום השלפוחית עם קרום התא, כך שתוכן השלפוחית נשפך אל החלל הבין-תאי (מבלי לחשוף את חללו הפנימי של התא ל"עולם החיצון").
כיצד בדיוק נוצר האיחוי בין קרום השלפוחית לקרום התא? מתברר, שבין שני הקרומים פועלים בדרך הטבע שלושה חלבונים , (Snc, Sso, Sec9)האחראיים לתהליך האיחוי הגורם להפרשה. שניים מתוך השלושה האלה (Ssc, Sec9) הם "חסרי תחליף", כלומר, כל פגיעה בהם תגרום לעצירת תהליך ההפרשה ולמותו של התא המפריש. לעומת זאת, פרופ' גרסט גילה כי לחלבון השלישי (Snc) יש מעין "מערכת גיבוי". כלומר, בתאים שבהם החלבון הזה פגום, תיתכן התמרה גנטית (מוטציה) בשני חלבונים אחרים: (Vbm1,2) מוטציות אלה הן בסיס מערכת ה"גיבוי", והן האחראיות להצטברות חומרים שונים הדרושים לבנייתם של ליפידים מסוימים.
גילוי תפקידיהם של חלבוני Vbm1,2 הוביל את פרופ' גרסט לביצוע סדרת ניסויים חדשה, שבמסגרתה מילאו החוקרים עצמם את תפקידיהם של החלבונים כ"מערכת גיבוי". הם החדירו לתאים חומר מסוים (Ceramide), הדרוש לבניית הליפידים שבדרך הטבע נבנים על ידי החלבונים האלה. התוצאה: התא המפריש המשיך לחיות ומילא את תפקידו (הפרשה) כראוי. החומר שהוחדר הוא, למעשה, מעין "הדק כימי" שמפעיל את האנזים פוספטז המפרק קבוצות זרחניות מחלבונים שונים, ובהם גם שני חלבוני האיחוי האחרים ("חסרי התחליף") החיוניים לתהליך האיחוי של קרום השלפוחית עם קרום התא.
כך, למעשה, באמצעות הכרת "מערכת הגיבוי" של אחד מחלבוני האיחוי, הצליחו פרופ' גרסט וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה לגלות כי שני חלבוני האיחוי האחרים מתפקדים כמעין מתג המפקד על תהליך ההפרשה. כאשר הם מזורחנים, הם מונעים את האיחוי ואת ההפרשה. אבל, כאשר האנזים פוספטז מופעל ומפרק מהם את קבוצת הזרחן, הם גורמים לאיחוי הקרומים, דבר שמוביל להפרשה.
הבנה טובה יותר של תהליכים אלה עשויה לסייע, בעתיד, לפיתוח דרכים ושיטות לשליטה במנגנוני ההפרשה של מתווכים עצביים, דבר שעשוי לסייע לטיפול במחלות ניווניות של המוח, וכן במנגנוני ההפרשה של הורמונים וחומרי תקשורת אחרים, דבר שעשוי לסייע בפיתוח דרכי טיפול מתקדמות בסרטן.
