פרס נובל בכימיה שהוכרז אתמול מוקדש השנה לשלושה חוקרים שפענחו מנגנונים חשובים של תיקון נזקים בחומר התורשתי. הגילויים פותחים את הדרך לטיפולים חדשים נגד סרטן ומחלות ניווניות ממקור גנטי
היציבות של הדנ"א - החומר התורשתי בגופנו – חיונית לקיום חיים, וכך גם המנגנונים ששומרים על שלמותו. הכרומוזומים שבהם הדנ"א מאוחסן אמנם שמורים בגרעין התא ואמורים להיות מוגנים יחסית, אך גם שם הם חשופים לפגיעתם של גורמים חיצוניים ופנימיים רבים. נזקים כאלה עלולים להיגרם מקרינה, זיהום אוויר או עישון, כמו גם מפגיעתם של תוצרי לוואי במהלך תהליכי חילוף חומרים המתרחשים בגופנו.
מדענים מעריכים שבכל תא בגופנו מתרחשות מדי יום כ-50 אלף פגיעות שונות בחומר התורשתי. הנזקים האלה עלולים ליצור מוטציות, שינויים גנטיים שגורמים לסרטן, מחלות ניווניות והזדקנות מואצת. בה בעת הם גם חיוניים להתפתחות האבולוציונית ולהגדלת המגוון הגנטי של כל מין חי.
כדי להתמודד עם הנזקים הבלתי פוסקים שנגרמים לדנ"א, יצורים חיים זקוקים למנגנוני תיקון מגוונים ומתוחכמים. חלבוני התיקון סורקים ברציפות את הדנ"א, וכשהם נתקלים בנזק הם מסלקים אותו מהדנ"א במעין ניתוח מולקולרי. התהליך הזה אמור להסתיים בשחזור מלא של רצף הדנ"א המקורי וכך למנוע מוטציות מזיקות.
מגוון הנזקים שנגרמים לדנ"א הוא גדול מאוד, וההתמודדות עמם דורשת כעשרה מנגנונים שונים של תיקון נזקים, שכל אחד מהם מתמקד בסוגי נזק מסוימים. החשיבות העצומה שלהם מומחשת היטב על ידי מחלות תורשתיות מסוימות בהן פגועים גנים שמעורבים בתיקון הדנ"א. החולים האלה סובלים בעיקר משכיחות רבה במיוחד של מוטציות ומנטייה חזקה ללקות במחלות סרטן תורשתיות.
פריצת דרך ראויה לנובל
פרס נובל בכימיה הוענק השנה לשלושה חוקרים שהניחו את היסודות להבנת שלושה מהמנגנונים המרכזיים של תיקון דנ"א.
תומס לינדאל השבדי, שעובד כיום בלונדון, זכה בפרס על תגליותיו בחקר התיקון של נזקי דנ"א על ידי קטיעת בסיסים (BER: Base Excision Repair). המנגנון זה נוגע בעיקר לנזקים קטנים יחסית שמקורם בגורמים פנימיים בתאים. פגיעה באחד החלבונים במסלול הזה גורמת לסרטן מעי תורשתי.
עזיז סנג'אר הטורקי, שעובד באוניברסיטת צפון קרולינה בארה"ב, זכה בפרס על תגליתו הנוגעת לתיקון נזקי דנ"א על ידי מנגנון קטיעת נוקליאוטידים (NER: Nucleotide Excision Repair). בניגוד ל-BER, המנגנון הזה מתמקד בעיקר בנזקים שנובעים ממקורות סביבתיים כמו עשן סיגריות וקרינה על-סגולה וגורמים לעיוותים גדולים בדנ"א.
אחת המחלות הקשורות למנגנון הזה היא המחלה התורשתית קסרודרמה פיגמנטוזום, שמוכרת גם כמחלת "ילדי הירח" או "ילדי הלילה", שנובעת ממוטציות בגנים שמקודדים לאחד מהחלבונים המשתתפים ב-NER. החולים בה מתאפיינים ברגישות יתר לקרינת שמש ובסיכון גבוה במיוחד לחלות בסרטן העור, ולכן אסור להם להיחשף לשמש.
הזוכה השלישי, פול מודריץ' האמריקאי מאוניברסיטת דיוק, זכה בפרס על פענוח מנגנון התיקון של אי-התאמות בדנ"א. המנגנון שגילה מתקן טעויות שנוצרות בזמן שכפול הדנ"א וחלוקת התא. השכפול הוא אמנם תהליך מדויק ביותר ששיעור השגיאה שלו עומד על 1 לכל 107 עד 108 בסיסים משוכפלים, אך מאחר שאורכו של גנום האדם מגיע לכשלושה מיליארדי בסיסים עלולות להיווצר עשרות עד מאות טעויות שכפול בכל חלוקה של תא. החלבונים המתקנים שמודריץ' מצא מזהים שגיאות בהתאמות הבסיסים ומתקנים אותן. נמצא שחולים שנפגע אצלם הגן שמקודד את אחד החלבונים האלה סובלים מסיכון מוגבר לחלות בסרטן מעי תורשתי.
המחקרים של זוכי הפרס השנה, ומחקרים נוספים בתחום תיקון נזקי הדנ"א, מאפשרים לנו להבין את המנגנונים שמשמרים את שלמות הדנ"א וסוללים את הדרך לפיתוח תרופות לטיפול במחלות, ובמיוחד סרטן. ולא פחות חשוב – ההבנה המולקולרית של המנגנונים האלה תאפשר לנו לפתח כלים שיוכלו למנוע סרטן או לגלות אותו בשלב מוקדם וכך לשפר משמעותית את סיכויי ההחלמה.
ד"ר תמר פז-אליצור
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
