p53 הוא חלבון מדכא גידולים (Tumor suppressor) שזכה לכינוי "שומר הגנום" בזכות פעילותו האנטי-סרטנית. תפקוד לא תקין שלו – בעקבות שינויים גנטיים (מוטציות) בגן שמקודד (מתורגם) לו – אחראי לכ-50% ממקרי הסרטן. מאז התגלה לראשונה, לפני כ-30 שנה, מנסים חוקרים רבים בעולם לפענח את פעילותו, ולהבין את השיבושים שחלים בו שגורמים לסרטן. כאשר התא נמצא במצב עקה, למשל כאשר הוא נחשף לגורמים מזיקים כגון רעלים, קרינה אולטרה סגולה (UV) או רדיקליים חופשיים, p53 מופעל כגורם שעתוק; הוא נקשר לאתרי מטרה בדנ"א (החומר הגנטי בגרעין התא), וכך שולט בקצב שבו גנים אנטי-סרטניים יקודדו ויבוטאו לחלבונים שמשתתפים בעצירת תהליכים ממאירים. מכיוון שהתא מותקף מדי יום על ידי גורמים חיצוניים כפי שתוארו לעיל, אשר גורמים לפגמים כימיים רבים במולקולות הדנ"א, עלולים להיווצר שינויים הרסניים גם בחלבונים כמו p53. כאשר זה קורה, p53 לא מצליח למשל לבקר את אופן שכפול התא ועמו שכפול הדנ"א, מה שעלול להוביל להתחלקות לא מבוקרת של התא ובכך לגידול סרטני. אחת התעלומות הגדולות היא כיצד, במצב תקין, מצליחים חלבונים כמו p53 לזהות את אתרי המטרה הרבים שלהם בדנ"א. כל המידע התורשתי שנדרש לבניית החלבונים בתא אצל כלל האורגניזמים מוצפן במולקולות הדנ"א. אלו מאורגנות במבנה של שני גדילים משלימים שיוצרים סליל כפול. לכל גדיל של דנ"א מחוברים ארבעה סוגים של בסיסים חנקניים (מעין ארבע אבני בניין) – אדנין (A), גואנין (G), תימין (T) וציטוזין (C) – בצירופים שונים (למשל, GGTCAT או ATGACC). הבסיסים הנגדיים משני הגדילים משלימים אחד את השני ויוצרים זוגות בסיסים (אדנין עם תימין, גואנין עם ציטוזין). הדנ"א האנושי מכיל כשלושה מיליארד זוגות בסיסים שמכילים למעלה מ-100 אתרי מטרה של p53 שזוהו עד כה. p53 נקשר לאתרי מטרה רבים שלרוב מורכבים מ-20 זוגות בסיסים. לכל אתר מטרה יש צירוף בסיסים ייחודי שגורם ל-p53 להפעיל גנים ייחודיים שרבים מהם מובילים לתהליכים אנטי-סרטניים. במחקר שערכנו ביקשנו לבדוק כיצד החלבון מצליח לזהות אתרי מטרה שונים על הסליל הכפול של הדנ"א ולהיקשר אליהם, ובכך לתרום למניעת תהליכים סרטניים. ראשית מצאנו כיצד חומצות אמינו (יחידות המבנה הבסיסיות של חלבונים) ייחודיות של p53 נקשרות לסליל הכפול של אתר המטרה. בנוסף, מצאנו כי לחלק מזוגות הבסיסים באתרי המטרה של p53 יש גיאומטריה מיוחדת שמשנה את המבנה התלת-ממדי של הסליל הכפול באזורים מסוימים. בכך, היא מסייעת לחוזק של תצמיד (קומפלקס) p53 עם אתר המטרה שלו. הממצאים הללו התקבלו בשיטת קריסטלוגרפיה בקרני X (רנטגן): יצרנו גבישים מתמיסות שמכילות p53 ומקטעי דנ"א של אתרי המטרה שלו. הגבישים הללו הוקרנו בקרני רנטגן, והנתונים שהתקבלו מהם הובילו לפענוח המבנה התלת-ממדי של התצמיד שבין p53 לדנ"א באמצעות תוכניות מחשב. לסיכום, ממצאים אלה מגלים כיצד החלבון p53 מצליח לזהות את אתרי המטרה שלו מבין שלושה מיליארד זוגות בסיסים של דנ"א, וייתכן שבכך יוכלו לסייע בפיתוח טיפולים למחלת הסרטן. כאשר מבינים את צורת ההיקשרות של p53 לדנ"א, אפשר לתכנן מולקולות קטנות שיתמכו בהיקשרות הזאת כאשר החלבון פגום. בכך, הן יסייעו לו לשפעל גנים אנטי-סרטניים.