קול המדע

מחקר בסיסי בכל תחומי הידע

בתמיכת הקרן הלאומית למדע

בלשנות מולקולרית – הדור הבא

בלשנות מולקולרית – הדור הבא

על התכונות המשותפות למקטעים גנטיים אשר מושכים וקושרים חלבונים אל גדילי הדי-אן-אי.

הצופן הגנטי שבו הגנים שלנו מקודדים את המידע הדרוש לבניית חלבונים – שהם ה"מכונות" העיקריות שמפעילות את תהליכי החיים, אינו שפה אנושית. אבל השפה הגנטית – שהיא שפה עמוקה ובסיסית יותר מכל שפה אחרת בעולם – מקיימת תנאי סמנטיקה ותחביר ייחודיים לה.

המשמעות העקרונית של הקביעה הזאת, היא שכלים שמשמשים אותנו כיום בניתוח טקסטים בשפות שונות, מסוגים שונים, עשויים לשמש אותנו גם בניתוח רצפים גנטיים. כלומר, הדרך, הכלים והשיטות שבהם אנחנו מאתרים מילים בעלות הֶקשֵׁר דומה בטקסט ארוך, או מזהים  קבוצת מילים בעלות שורש זהה, יכולים לסייע לנו גם בזיהוי ובהגדרת "משפטים" או מקטעים גנטיים בעלי משמעות, דבר שיוביל להבנה עמוקה של תהליכי מחלה וחולי בתאים חיים.

הדי-אן-אי יכול לזמן אליו, למשל, חלבון מפתח (פרימאז) לצורך שכפול הרצף הגנטי. קשירה ספציפית של הפרימאז לרצף גנטי מסוים, מתאפשרת בזכות תכונות האצורות במקטע הגנטי. כלומר, המקטעים האחראים לקשירה הספציפית של חלבון הפרימאז לדי-אן-אי, הם – במובן השפה – בעלי משמעות סמנטית ותחבירית ממש כמו מילים בעלות שורש משותף.

בשלב הראשון של המחקר, סיווגו המדענים רצפים גנטיים וחילקו אותם לקבוצות בעלות סממנים משותפים שהתבררו כבעלי תפקיד משמעותי בתהליך הקישור. כך, למשל, התגלו קבוצות המכילות סממנים, תכונות ומבנים משותפים שקבעו ערך קישור גבוה של הדי-אן-אי אל חלבון הפרימאז

ד"ר ברק עקביוב מהמחלקה לכימיה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב, וצוותו, פיתחו באחרונה – בסיוע מענק מחקר מהקרן הלאומית למדע – אלגוריתם המפענח את הרצף הגנטי, כפי שמנתחים שפה אנושית. למעשה, האלגוריתם המתקדם שלהם יכול גם לנבא את מידת יכולתו של החלבון לבצע פעילות מוגדרת. "האלגוריתם לומד את אוסף החוקים המקודדים ברצף הגנטי, אשר ממלאים תפקיד משמעותי בתהליך קשירת החלבון", אומר ד"ר עקביוב, "שיטה זו נועדה לאתר מאפיינים חבויים ברצפים גנטיים".

מערכת המדידה בניסוי. האנזים הליקאז פותח גדיל כפול, מאפשר החלקה של האנזים המצומד, פרימאז על הגדיל הבודד (בכחול) – וחושף את הבסיסים החנקניים של כל נוקליאוטיד

בשלב הראשון של המחקר, סיווגו המדענים רצפים גנטיים וחילקו אותם לקבוצות בעלות סממנים משותפים שהתבררו כבעלי תפקיד משמעותי בתהליך הקישור. כך, למשל, התגלו קבוצות המכילות סממנים, תכונות ומבנים משותפים שקבעו ערך קישור גבוה של הדי-אן-אי אל חלבון הפרימאז, ערך קישור נמוך לפרימאז וגם קבוצה של מקטעים גנטיים בעלי ערכי קישור מעורבים.

 

התובנות שהתקבלו במחקר איפשרו למדענים לבנות מודל חיזוי המתחשב בערכי הקישור לפרימאז שנמדדו בניסוי לכל הרצפים שנחקרו. בשלב השני של המחקר, הצליחו המדענים – באמצעות המודל – לקבוע באופן מדויק ערכי קישור לכל רצף גנטי, ואפילו לתכנן באמצעותו רצף חדש לערך קישור רצוי. בהמשך נבחן המודל בניסוי שבו נמצאה התאמה מלאה בין תחזיות המודל לבין פעילות הפרימאז בפועל.

המדענים מקווים שהמודל החישובי שפיתחו יאפשר לקבוע מוטיבים של רצפים גנטיים שממלאים תפקידי מפתח גם במנגנונים אחרים בתא התלויים בקישור בררני של חלבון לדי-אן-אי. "הבנה של התהליך הזה, ושליטה בו", אומר ד"ר עקביוב, "עשויה לאפשר לנו, בעתיד, לשלוט במידת הביטוי של גנים מסוימים, ולזהות רצפים גנטיים החשובים לשכפול תקין של החומר הגנטי לפני חלוקת התא. שיטה זו עשויה להוביל, בעתיד, לפיתוח תרופות מתקדמות למחלות שונות".

קבוצת המחקר כללה גם את ד"ר דן וילנצ'יק, אדם סופר, שרה אייזדורף, מוריה יפרח, וסטפן איליץ׳ מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב.

החיים עצמם:

ד"ר ברק עקביוב

ד"ר ברק עקביוב מגדיר את עצמו כבוגר גאה של פנימיית האגודה לקידום החינוך בירושלים ״כרמית״, ושל תיכון אורט גבעת-רם. את  התארים הראשון והשני קיבל מאוניברסיטת בר-אילן, תואר שלישי ממכון ויצמן למדע, ובהמשך ביצע מחקר פוסט דוקטורט בהרווארד. סדרת ספרי "הטכנאי הצעיר" ו"המדע והטכניקה", השפיעו עליו בנערותו, וטיפחו בו את החלום להיות מדען.  "באחרונה, 'בזכות' הקורונה חזרתי לצייר", הוא אומר, "וגם לקרוא קצת יותר ספרים (בעיקר ספרי עיון). הוא גר ברחובות, נשוי לד"ר סבינה עקביוב, אשר עובדת במכון ויצמן בתחום תהודה מגנטית גרעינית, ואבא ליהונתן, בן 15.

 

 

הרשמה לקבלת עדכונים מהאתר

אנא שלחו לי הודעה עם קישור
כאשר נוספת לאתר כתבה חדשה

שיתוף ב facebook
Facebook
שיתוף ב pinterest
Pinterest
שיתוף ב twitter
Twitter
שיתוף ב linkedin
LinkedIn