מחקר בגובה העיניים
מחקר בגובה העיניים
עובדות ומספרים


גילויים חדשים על אנזים מַפְתח של נגיף מחלת האיידס (HIV)
הנגיף HIV שייך לקבוצת נגיפים בעלי תכונה ייחודית: יש להם אנזים הבונה דנ"א לפי תבנית של רנ"א, כלומר מבצע שעתוק מהופך. חוקרים שפכו אור על תכונות ייחודיות של האנזים, ובהן היכולת להצמיד זה לזה רצפים קצרצרים של דנ"א או רנ"א
מחקר זה התרכז בתכונות ייחודיות חדשות של האנזים רוורס טרנסקריפטאז (RT). אנזים זה קיים אך ורק בסוג מסוים של נגיפים, הנקראים רטרו-וירוסים (שאליהם משתייך גם נגיף האיידס, HIV). כמעט בכל היצורים, החומר התורשתי העובר מדור לדור הוא דנ"א, המשמש כתבנית ליצירת מולקולות רנ"א בעלות רצף משלים. ברטרו-וירוסים מתרחש התהליך ההפוך: החומר התורשתי העובר מדור אחד לדור הבא של נגיפים הוא רנ"א, וכאשר נגיף כזה מדביק תא חי – הרנ"א שלו משמש כתבנית ליצירת מולקולת דנ"א בעלת רצף משלים. לכן תהליך זה הפוך בכיוונו מהתהליך הרגיל, ומכאן המילה "רוורס" – "לאחור" – בשמו של האנזים המבצע אותו. תהליך ייחודי זה, הנקרא "שעתוק מהופך", מתרחש רק בתהליך ההכפלה של כל הנגיפים הללו, ובהם HIV. המחקר הנוכחי התחיל בעקבות מחקר קודם שלנו, שהראה כי האנזים RT מתאפיין ביכולת ייחודית להצמיד זה לזה קצוות קצרים מאוד (אפילו של שני נוקלאוטידים) של חומצות גרעין (דנ"א או רנ"א) בעלות רצפים משלימים. קשירה זו של רצפים קצרים כל כך אינה יציבה בהיעדר האנזים RT. מכיוון שפעילות זו של ייצוב הצמדות של רצפים קצרים ייחודית ל-RT, ואינה קיימת באנזימים אחרים המסנתזים דנ"א, שיערנו שהיא חיונית לביצוע תהליך השעתוק במהופך, כלומר סינתזת דנ"א לפי תבנית רנ"א, הייחודי לרטרו-וירוסים. ואכן, השערתנו התאמתה. לצורך המחקר, הגדרנו את האורך המינימלי של רצפי חומצות גרעין הדרוש כדי ש-RT יוכל להדקם זה לזה ביעילות. הוכחנו ש-RT מצליח לפעול ביעילות הודות לשילוב בין יכולתו להצמיד זו לזו חומצות גרעין קצרות ליכולתו לסנתז דנ"א על תבנית דנ"א או רנ"א. יצרנו גרסאות שונות של האנזים RT של נגיף האיידס. אנזים זה הוא כמובן חלבון, המורכב מרצף אבני בניין הנקראות חומצות אמיניות; אנו רצינו לבדוק אילו מהחומצות האמיניות האלו מעורבות בפעילות ההידוק שמבצע האנזים. בעזרת השוואה בין רצפי הגרסאות השונות של האנזים, הוכחנו שהחומצה האמינית לויצין הנמצאת בעמדה מסוימת באנזים (עמדה 92) חיונית הן לפעילות ההידוק והן לפעילות הכרחית אחרת הנגזרת ממנה. פעילות זו היא העברת גדיל הדנ"א הנבנה מגדיל רנ"א אחד, המשמש כתבנית לשעתוק המהופך, לגדיל רנ"א שני המשמש לו כתבנית (פעילות הקרויה ST, strand transfer או strand switching). מממצאים אלו נגזרות שלוש מסקנות חשובות. ראשית, הוכחנו קשר צמוד בין פעילות ההידוק של האנזים לפעילות העברת הגדיל (ST). שנית, זהו המחקר הראשון שהראה מעורבות ישירה וספציפית של אנזים זה בהעברת הגדיל; עד כה, נחשבה פעילות ה-ST לתוצאה בלתי ישירה של שתי הפעילויות העיקריות של האנזים, שהן ביסודן בלתי תלויות זו בזו (שתי הפעילויות האלה הן בניית הדנ"א ופירוק תבנית הרנ"א). שלישית, הוכחנו שהחומצה האמינית לויצין בעמדה 92 חיונית לפעילות ייחודית זו של RT. ניסויים אלו, שבוצעו במבחנה (in vitro), זכו בהמשך לחיזוק באמצעות ניסויים שבוצעו בתאים חיים (in vivo). נגיף האיידס HIV-1 בעל מוטציה באתר החומצה האמינית לויצין בעמדה 92 לא הדביק תאים הרגישים לנגיף, משום שאינו מסוגל לבצע את פעילות ה-ST וגם לא את הידוק הרצפים התואמים הקצרים, החיוניים לסינתזת דנ"א על תבנית רנ"א, המתרחשת בכל הרטרו-וירוסים. מחקר נוסף של קבוצתנו עסק בזן אחר של נגיף האיידס, הנקרא HIV-2. בדקנו את פעילות פירוק תבנית הרנ"א על ידי אנזים ה-RT, לאחר שהסתיימה העתקתה לדנ"א. פעילות זו של פירוק הרנ"א נקראת ריבונוקלאז-H. אנו הראינו כי חומצה אמינית מסוימת ברצף של ה-RT של נגיף האיידס HIV-2, המשפיעה על פעילות ריבונוקלאז-H של האנזים, חשובה ביותר לכושר ההדבקה של הנגיף (חומצה אמינית זו היא הגלוטמט שבעמדה 294). כאשר פעילות ריבונוקלאז-H היא גבוהה מהרגיל, כלומר, כאשר פירוק תבנית הרנ"א מתרחש בקצב מהיר מהרגיל, התרבות הנגיף נפגעת. במצב כזה יש יתרון גדול למוטציות חוזרות, המאיטות את קצב פירוק הרנ"א ומחזירות את פעילות ריבונוקלאז-H לרמתה הבסיסית.