עמידות לבלאי: גילוי מחקרי מפתיע יעזור לפתח טיפולים נגד הזדקנות

מחקר חדש מגלה שהכרומטין - המבנה המורכב של DNA וחלבונים שמארגן את החומר התורשתי בכל תא - עמיד להזדקנות יותר משחשבו עד כה. התגלית, שנעשתה על ידי מדענים מאוניברסיטת קינגס קולג' בלונדון, עשויה לשפוך אור על האופן שבו הגוף מתמודד עם "בלאי" טבעי לאורך זמן.

במחקר התמקדו החוקרים בחלבונים מיוחדים הנקראים היסטונים, המהווים חלק מהכרומטין. היסטונים אלה "חיים" כ-100 ימים לפני שהם מתחדשים ומוחלפים. במהלך חייהם, החלבונים נמתחים ומתעוותים, או חווים תהליכים הדומים לחלודה. נזקים אלה גורמים לשינויים כימיים טבעיים בחלבון.

כדי לחקור את התהליך לעומק, החוקרים פיתחו שיטה חדשנית: הם בנו במעבדה מודלים של כרומטין בשני שלבים שונים - "צעיר" ו"זקן". המודל ה"זקן" כלל שינוי כימי ספציפי שמתרחש בתהליך ההזדקנות הטבעי. באמצעות מודלים אלה, יכלו החוקרים לבחון בדיוק כיצד משפיעה ההזדקנות על המערכת.

עמידות מבנית - וכשל תפקודי

הממצאים היו מורכבים ומפתיעים: למרות שתהליך ההזדקנות יצר שינויים קיצוניים מקומיים בחלבון, המבנה הכללי והשלמות של הכרומטין נשארו ללא פגע. "ניסוי אחר ניסוי הראה שהכרומטין מסתדר די טוב עם נוכחות ה'בלאי'", מסביר ד"ר לואיס גוארה. "אבל כשהתקרבנו והתבוננו בתהליכים ביוכימיים שמתמקדים ישירות באזורים המזדקנים שיצרנו, ראינו השפעות משמעותיות".

הבעיה המרכזית שהתגלתה היא שהאנזימים - מולקולות חיוניות שאחראיות על תהליכים שונים בתא - כבר לא מזהות כראוי את האזורים שהזדקנו ומפסיקות לתפקד. כלומר, למרות שהמבנה הבסיסי של הכרומטין נשאר שלם, המנגנונים שאמורים לעבוד איתו מאבדים את יכולתם לזהות ולתקשר איתו.

"זה מרמז על כך שהכרומטין, שמארגן את ה-DNA, חזק יותר ממה שחשבנו", אומר ד"ר גוארה. "חשבו על מחשב ישן - למרות שאולי אין לו את כרטיס המסך או המעבד העדכניים ביותר, הוא עדיין יכול לגלוש באינטרנט. יתכן שכרטיס הקול שלו שרוף לחלוטין, אבל בליבו הוא עדיין מתפקד כמחשב. זה יכול להעיד על כך שניתן לשמר את התפקוד הבסיסי של חלקים מסוימים בגוף עד שאפשר יהיה לתקן או להחליף את החלקים הפגומים".

אחד הממצאים המעניינים במחקר קשור לתהליך חיוני בתא שנקרא "מתילציה". בתהליך זה, אנזימים מוסיפים סימונים כימיים מיוחדים לחלבוני ההיסטון - מעין "תוויות" שמשפיעות על תזמון שכפול ה-DNA, התקדמות מחזור התא ותיקון נזקים ב-DNA. החוקרים גילו שכאשר החלבונים מזדקנים, יכולתם לקבל את הסימונים האלה נפגעת משמעותית - עד פי עשרה פחות מאשר בחלבונים צעירים. זוהי דוגמה מצוינת לאופן שבו שינויים מקומיים הנגרמים מהזדקנות יכולים להשפיע על תפקוד חיוני של התא.

צוות המחקר מקווה שבאמצעות בניית מולקולות ביולוגיות מזדקנות במעבדה וזיהוי "נקודת האל-חזור" - הרגע שבו הבלאי פוגע באופן בלתי הפיך בתפקוד הכרומטין ורכיבים תאיים מורכבים אחרים - יהיה אפשר לפתח טיפולים יעילים יותר נגד הזדקנות בעתיד.