בתאי גופנו יש מגוון עצום של חלבונים, המבצעים את רוב הפעילויות המתרחשות בתא. החלבונים לא רק פועלים אלא גם מפקחים: פעילות תקינה של תאי גופנו דורשת תקשורת בין מולקולות החלבון. התקשורת הכרחית לוויסות ולתיאום של הפעולות השונות. חלבוני התא מעבירים זה לזה מידע ב"שפת סימנים" מיוחדת, המתבססת בין השאר על חלבון מַפְתֵחַ בשם יוביקוויטין. קשירת יוביקוויטין לחלבון מסמנת אותו כ"מיועד" לאחד מכמה תהליכים ביולוגיים; לדוגמה, קשירת יוביקוויטין לחלבונים פגומים או בלתי נחוצים מסמנת אותם כמיועדים לפירוק. פרס נובל על גילוי מערכת היוביקוויטין, שניתן לחוקרים אהרן צ'חנובר, אברהם הרשקו ואירווין רוז, מדגים את חשיבותה של המערכת בשמירה על האיזון בכמויות החלבונים בכל רגע ורגע, ולפיכך – בוויסות פעולות התא. תקלות במערכת היוביקוויטין עשויות להיות הרות אסון, ולגרום למחלות רבות, ובהן סוגי סרטן כגון סרטן השד והערמונית, מחלות במערכת העצבים כגון מחלת פרקינסון, מחלת אלצהיימר ואוטיזם, ומחלות מטבוליות כגון סוכרת. גם חיידקים ונגיפים רבים, כגון חיידק הסלמונלה ונגיף הפפילומה, מנצלים את מערכת היוביקוויטין לטובתם. לכן קיים צורך רב בהבנה מעמיקה של "שפת" היוביקוויטין. המחקר הנוכחי, המצעיד את חקר היוביקוויטין שלב אחד קדימה, נעשה בגישה רב-תחומית. המחקר התמקד בפענוח, ברזולוציה אטומית, של המנגנונים המעורבים בתקשורת בעזרת יוביקוויטין. בפרט, פענחנו ברמה האטומית את המבנה של חיישנים לאות היוביקוויטין. בעבר מצאנו כי ישנם חיישני יוביקוויטין המסתמנים בעצמם ביוביקוויטין, אך עד כה לא היה ברור איזה אות מתחולל כתוצאה מכך. בעזרת המערכת שפיתחנו, הצלחנו לפענח את המבנה האטומי של חיישן יוביקוויטין הנקרא Rpn10 כשהוא מסומן ביוביקוויטין (כלומר, כשמולקולת יוביקוויטין קשורה אליו בקשר קוולנטי). זהו הפענוח הראשון של מבנה של חיישן יוביקוויטין במצב מסומן. המבנה מבהיר, בפירוט אטומי, כיצד מומר האות לתגובה תאית. Rpn10 הוא אחד מחיישני היוביקוויטין בפרוטאזום; פרוטאזום הוא קומפלקס חלבונים האחראי לפירוק חלבונים פגומים או בלתי נחוצים (מעין "מעבד מזון" מולקולרי). החיישן מתבטא בתא בכמות גדולה מאוד, ומספר עותקיו גדול בהרבה ממספר הפרוטאזומים. לפיכך, מולקולות רבות של Rpn10 נמצאות בתא במצב חופשי, כלומר לא מעוגנות לפרוטאזום. מולקולות חופשיות אלו "צדות" חלבונים המסומנים ביוביקוויטין ונושאות אותם לפירוק בפרוטאזום. פענוח המבנה של החיישן המסומן במחקר זה הוביל לשתי תגליות חשובות: 1. זיהינו מתחם קושר-יוביקוויטין שלא היה מוכר עד כה על פני החיישן Rpn10. מתחם זה מאפשר זיהוי ספציפי של שרשרות יוביקוויטין מסוימות המסמנות חלבונים כמיועדים לפירוק בפרוטאזום, וכך מאפשר לחיישן להבדיל בין אותות יוביקוויטין שונים. 2. גילינו כי סימון החיישן ביוביקוויטין מאפשר לו לפעול באופן מחזורי: לאחר שנקשר לפרוטאזום והביא אליו את החלבון המיועד לפירוק, הסימון גורם לחיישן להשתחרר מהפרוטאזום ולהימצא שוב במצב חופשי בתא, וכך לקשור שוב חלבון המסומן ביוביקוויטין ולשאתו אל הפרוטאזום לפירוק, וכך שוב ושוב באופן מחזורי. מחקר חלוצי זה שופך אור חדש על מנגנוני שפת הסימנים התאית, מראה כיצד התאים מונעים או מעודדים מצבי מחלה, ומייצר פלטפורמה חדשה לפיתוח תרופות המבוססות על מבנה החלבונים – כלומר, דור חדש של תרופות.