מתברר שעמידות לתרופות מתפתחת בשמרים לא רק בעקבות שינויים קבועים ברצף הגנטי, אלא גם בזכות שינויים קצרי טווח בבקרה על ביטוי גנים

פטריות גורמות מדי שנה לנזקים עצומים לחקלאות בכל רחבי העולם, והן אחראיות גם למחלות עור ולסוגי מחלות אחרים שפוגעים בבני אדם. חלקן גם מגלות עמידות גבוהה לתרופות, דבר שמקשה על ההתמודדות איתן. עד כה סברו שהסיבה לכך היא מוטציות – שינויים אקראיים ב-DNA – אולם מחקר חדש מעלה את האפשרות שהפטריות מצליחות לנטרל את נקודות התורפה שלהם באמצעות שינויים נקודתיים בתוך התא, שנקראים שינויים אֶפִּיגֵנֵטִיים.

בני האדם שונים זה מזה מכיוון שלכמעט כל אחד מהם יש DNA ייחודי משלו, שבו מצוי כל המידע התורשתי. כמעט בכל תא בגוף מצוי ה-DNA השלם שלנו, אך רק ההוראות הרלוונטיות לתפקודו של התא הספציפי מופעלות בו וכל היתר "מושתקות", כלומר אינן פעילות. כך התא מווסת את פעילותו בלי לשנות דבר ברצף ה-DNA המקורי. לכן תא שריר לא דומה לתא עצב ושניהם שונים מתא כבד. המנגנונים שמאפשרים את ההבדלים הללו בפעילות הגֵנים בתאים שונים נקראים שינויים אפיגנטיים, כלומר שינויים שנמצאים מחוץ לרצף הגנטי.

יש שתי דרכים עיקריות להשתיק DNA, כלומר למנוע מהוראות מסוימות בו, מגֵנים, לבוא לידי ביטוי. בראשונה, מולקולה קטנה שנקראת מֶתיל (CH3) נקשרת לאזור מסוים ברצף ה-DNA. כשלמקטע מסוים ב-DNA קשורות מולקולות מתיל רבות, הוא יפעל בדרך כלל פחות ממקטעים אחרים. דרך אחרת מסתייעת בסידור מיוחד של ההיסטונים – חלבונים שה-DNA נכרך עליהם. אם ההיסטונים מסודרים בצפיפות במקטע מסוים, מנגנוני התא לא מסוגלים לקרוא את ההוראות שאצורות בו, והוא יושתק.

אף על פי שרוב השינויים האפיגנטיים משתיקים גנים, יש שינויים שמשיגים דווקא את התוצאה ההפוכה – ומגבירים את הפעילות של גֵן מסוים. הדבר הזה יכול להיעשות למשל באמצעות מולקולות שמונעות את התלפפות ה-DNA סביב ההיסטון, וכך מאפשרות לגנים במקטע הזה לפעול ביתר שאת. 

פטריות מסוגלות לבצע שינויים אפיגנטיים 

פטריות מסוימות עלולות לפגוע בבני אדם, בגידולים חקלאיים וכמובן גם ביצורים רבים אחרים. לכן נעשים מאמצים רבים כדי לפענח את המנגנונים שמסייעים להן להתמודד עם תרופות שנועדו לפגוע בהן. מחקר שנערך לאחרונה גילה לראשונה שאחת מהדרכים הללו היא באמצעות שינויים אפיגנטיים, שמפסיקים את פעילות האזורים הפגיעים בקוד הגנטי שלהן.

במהלך הניסוי, שממצאיו פורסמו בכתב העת Nature, חשפו החוקרים שמרים (סוג של פטרייה) לקפאין, שדימה תרופה אנטי-פטרייתית. בתחילה השמרים הראו רגישות לקפאין, שחלחל לתוכם והשפיע על הפעילות של מקטע מסוים ב-DNA שלהם. אך כעבור זמן מה השמר פיתח עמידות לקפאין באמצעות שינויים אפיגנטיים במקטע הזה, שהביאו להשתקתו. המדענים משערים כי בדרך דומה הפטריות בולמות תרופות שאמורות לפגוע בהן. הגילוי הזה מפתיע, שכן עד כה סברו שהעמידות שלהן לתרופות נובעת רק משינויים ב-DNA עצמו ולא מחוצה לו. 

העמידות של פטריות לתרופות עולה עם השנים והופכת לבעיה קריטית. מדי שנה נדבקים מיליארדי בני אדם בזיהומים פטרייתיים וכ-1.6 מיליון מהם מתים מהזיהום. הסכנה גדולה במיוחד עבור אנשים שסובלים מבעיות בתפקוד מערכת החיסון, כגון חולי איידס, מושתלי איברים, או חולי סרטן שעוברים טיפולים כימותרפיים. בנוסף, חלק מהתרופות האנטי-פטרייתיות משפיעות על תגובת תאי מערכת החיסון לפטריות, כך שמלכתחילה התרומה שלהן לחולים הללו מוגבלת. 

יש כיום חמישה סוגים עיקריים של תרופות אנטי-פטרייתיות, שכל אחד מהם פוגע בגורם מרכזי אחר בתא הפטרייה. כשזיהום מפתח עמידות לתרופה מסוימת, אפשר להשתמש בתרופה מסוג אחר, בתקווה שהפטרייה עוד לא פיתחה אליה עמידות. 

מכיוון שיש בידינו מגוון מצומצם בלבד של תרופות אנטי-פטרייתיות, והפטריות מחוללות המחלות מתחילות לפתח עמידות בפניהן, חיוני להבין את תהליך פיתוח העמידות. כך יוכלו לפתח תרופות חדשות שיפעלו נגד עמידות הפטריות, ויאפשרו לתרופות הקיימות לחזור לפעול נגדן. התגלית החדשה חשפה מסלול חדש ובלתי מוכר עד כה של פיתוח עמידות לתרופות אצל פטריות, והחוקרים מקווים שתוביל להתקדמות משמעותית במציאת תרופות יעילות יותר.

סרטון של TEDed המסביר מה זו אפיגנטיקה