כאשר תאים "אוכלים" את תחנות הכוח שלהם: מדענים פתרו  את המסתורין סביב תהליך תאי בסיסי

תאריך: 30 ספטמבר 2013

פורסם ב:  http://www.sciencedaily.com/releases/2013/09/130930140518.htm

(Artist's rendering of mitochondrion interior. (Credit: © Mopic / Fotolia

שילוב של תוצאות בלתי צפויות בניסויים ועבודת מעבדה קשה אפשרו לקבוצת מחקר מתחומים שונים מאוניברסיטת פיטסבורג לדווח בגיליון 1 באוקטובר של NATURE CELL BIOLOGY שהם הצליחו לחשוף את המסתורין  שאפף תהליך תאי חיוני לבריאות התא.

עם מציאת מנגנון בו משתמשות המיטוכונדריה – אברונים קטנטנים בתוך התא המכונים לעיתים "תחנות כוח" – מאותתות שהן פגועות וצריך לסלקן, צוות המחקר פתח את הדלת לאפשרויות מחקר לריפוי  מחלות כמו מחלת פרקינסון שההנחה היא  שהיא נגרמת מחוסר תפקוד של המיטוכונדריה בתאי עצב.

"זהו תהליך של הי כדי להפטר משרדות, תאים משופעלים להפטר ממיטוכונדריה פגועות ולשמר מיטוכונדריה תקינות, אם תהליך זה מצליח אז המיטוכונדריה התקינים מתרבים והתא חי" אומרת דר' ולריאן קגן מחבר בכיר של המאמר פרופסור וסגן יושבת ראש של בית הספר לבריאות הציבור המחלקה לבריות תעסוקתית וסביבתית באוניברסיטת פיטסבורג. "זהו מנגנון יפה ויעיל שננסה לבדוק אותו במודלים של מחלות".

דר' קגן, כזוכה במלגת פולברייט, משמש כרגע כיושב ראש אורח למחקר מדע וסביבה באוניברסיטת  מק מאסטר באונטריו קנדה משווה את התהליך לבישול תרנגול הודו לחג ההודיה. "אתה מכניס את תרנגול הודו לתנור וחלקו החיצוני משחים, אך אינך יכול לקבוע שהוא מוכן רק על סמך מראה. כך שאתה מכניס לתוכו מדחום וכשהטמפרטורה קופצת מעלה אתה מחליט שהוא מוכן ואפשר לאכול אותו" הוא אומר. "מיטוכונדריה נותנות סימן דומה "אכול אותי" לאחר שסיימו לתפקד כראוי"

קרדיוליפינים שנקראים כך כי נמצאו ברקמת הלב מהווים מרכיב  בממברנה הפנימית של המיטוכונדריה. כשמיטוכונדריון נפגע  עוברים הקרדיוליפינים לממברנה החיצונית של המיטוכונדריון שם הם מעבירים מסר לתא להשמיד את המיטוכונדריון. אבל זהו רק חלק מהתהליך, אומרת דר' שרלין ט. צ'ו, פרופסור בקתדרה ע"ש חוליו מרטינז  בנוירופתולוגיה בבית ספר ע"ש פיט לרפואה במחלקה לפתולוגיה ומחברת בכירה של המאמר. "זה לא רק שהטיימר של תרנגול הודו כבה השאלה היא מי מחזיק בבשר החם ומביא אותו לשולחן". מתברר שזהו חלבון שנקרא LC3. חלק אחד שלו נקשר לקרדיוליפין ואז יוצר מבנה מיוחד המקיף את המיטוכונדריון הפגוע שנושא אותו למרכזי העיכול בתא.  המחקר החל לפני כעשור לאחר שיחה בין דר' קגן לבין דר' צ'ו שחקרה אכילה עצמית בחולי פרקינסון וחיפשה שינוי מיטוכונדרי אלי על פני השטח שלה שיוכל לאותת לחלבוןLC3 למחזר את האברונים הפגומים. התברר שהם עבדו על צדדים שונים של אותו פאזל.

יחד עם דר' חוליה באיר מנהלת המחקר של טיפול נמרץ  ילדים בבית חולים לילדים בפיטס בורג ב UPMC ופרופסור  באוניברסיטת פיטסבורג המחלקה לטיפול נמרץ וצוות של 24 חוקרים, עבדו 3 החוקרים הבכירים כיצד לחבר את כל פיסות המידע כדי להסביר את ענין האיתות במיטוכונדריה.

כעת לאחר שמצאו את המנגנון הבסיסי מציינת דר' צ'ו  ייפתחו כיווני מחקר רבים.

"שאלות רבות נותרו פתוחות" היא אומרת " מהו התהליך שמורה לקרדיוליפין לנוע אל מחוץ למיטוכונדריה? איך משתלב נתיב זה עם הנתיבים האחרים שמשפיעים על פריצת מחלת פרקינסון? מעניין ששני גנים הקשורים למחלת פרקינסון משפחתי מעורבים גם בסילוק מיטוכונדריה".

דר' באיר  מסבירה שבזמן שתהליך כזה יכול להתרחש בכל תא עם מיטוכונדריה חשובה במיוחד פעולתו בתאי עצב. כי תאים אלו אינם מתרבים או מתחלקים וגם אינם נוצרים כמו תאים אחרים בגוף. "אני חושבת שלכך יש השלכות אצל חולים פגועי מוח" היא אומרת. "האיתות "אכול אותי" המיטוכונדרי אליי יכול לשמש אתר מטרה לטיפול במובן הבא צריך לסלק חלק מהמיטוכונדריה הפגועות, אך מצד שני לא נרצה תהליך שאינו מבוקר

צריכה להתקיים רמת איזון שאנו מבקשים להשיגה בעזרת טיפול תרופתי אם הגוף אינו מסוגל לעשות בעצמו".

ביבליוגרפיה

Charleen T. Chu, Jing Ji, Ruben K. Dagda, Jian Fei Jiang, Yulia Y. Tyurina, Alexandr A. Kapralov, Vladimir A. Tyurin, Naveena Yanamala, Indira H. Shrivastava, Dariush Mohammadyani, Kent Zhi Qiang Wang, Jianhui Zhu, Judith Klein-Seetharaman, Krishnakumar Balasubramanian, Andrew A. Amoscato, Grigory Borisenko, Zhentai Huang, Aaron M. Gusdon, Amin Cheikhi, Erin K. Steer, Ruth Wang, Catherine Baty, Simon Watkins, Ivet Bahar, Hülya Bayır, Valerian E. Kagan. Cardiolipin externalization to the outer mitochondrial membrane acts as an elimination signal for mitophagy in neuronal cells. Nature Cell Biology, 2013; DOI: