חדשות

חוקרים מאוני' תל-אביב חשפו מנגון אפיגנטי המבקר את העברת המידע לדורות הבאים

את המחקר הוביל ד"ר עודד רכבי מאוניברסיטת תל אביב, ביחד עם החוקרת לאה חורי-זאבי; "מצאנו שיש חוקים המכתיבים אילו תגובות אפיגנטיות 'ייזכרו' ואילו 'יישכחו' על ידי הצאצאים - ולכמה דורות"

מיקרו-רנ"א (צילום: אילוסטרציה)

כתב העת Cell פירסם בסוף השבוע דו"ח מחקר שנעשה באוניברסיטת תל-אביב, שבו נחשפו לדברי החוקרים חוקים המכתיבים הורשה אפיגנטית. את המחקר הוביל ד"ר עודד רכבי מהמחלקה לנוירו-ביולוגיה בפקולטה למדעי החיים ומבית הספר למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב, ביחד עם תלמידתו לאה חורי-זאבי.

"יצורים חיים מגיבים לסביבתם על ידי שינויים אפיגנטיים", הסביר אתמול (א') ד"ר רכבי. "כלומר, שינויים שאינם שינויים ברצפי ה-DNA עצמם. שלא כמו שינויים גנטיים, שהם שינויים קבועים, השינויים האפיגנטיים הם פלסטיים ודינמיים.

"גילויים חדשים בשנים האחרונות מצביעים על כך שהורשה אפיגנטית קיימת, והיא מתווכת על ידי העברת מולקולות מסוג small RNA מדור לדור"

"לדוגמא, בתגובה לאתגרים סביבתיים, מולקולות small RNA יכולות לחסום את ביטויים של גנים מסוימים ב-DNA עוד במהלך החיים של האורגניזם הבודד. רוב התגובות האפיגנטיות הללו נמחקות בתאי המין, בתהליך המכונה 'תכנות מחדש' (Reprograming). בגלל המחיקה הזאת של הזיכרון האפיגנטי, אימון שלנו בחדר הכושר היום לא יגרום לילדינו להיות חזקים יותר".

50 שנה לפני דרווין, ניסח ז'אן-בפטיסט לאמארק תיאורה של אבולוציה לפיה תגובות לסביבה יכולות לעבור מדור לדור, אבל הוא כשל בזיהוי המנגנון, בין היתר מאחר שהתעלם מאותו "תכנות מחדש" בתאי המין, הוסיף ד"ר רכבי.

"לאמארק סבר בטעות שלג'ירף צוואר ארוך מאחר שאבותיו מתחו את הצוואר כדי להגיע לעלים הגבוהים, מאמצים שנשאו פרי אצל הצאצאים שנולדו עם צוואר ארוך יותר. למרות שראייה פשטנית זו הוכחה כשגויה, גילויים חדשים בשנים האחרונות מצביעים על כך שהורשה אפיגנטית קיימת, והיא מתווכת על ידי העברת מולקולות מסוג small RNA מדור לדור".

במעבדתו של ד"ר רכבי הוכח בעבר שתולעים מורישות לצאצאיהן מולקולות small RNA, אשר מכילות מידע לגבי סביבת ההורים, וכך עוזרות בהישרדות הדור הבא. התולעים "ירשו" מידע לגבי הידבקות בנגיפים וכן את המצב התזונתי של הוריהן. צוות המחקר של ד"ר רכבי גם היה הראשון להראות שאנזימים ספציפיים, בשם RdRPs, מאפשרים העתקה והגברה של מולקולות ה-small RNA שעוברות מדור לדור, כך שהתגובה האפיגנטית איננה "נשכחת" במרוצת הדורות, אלא מתעוררת מחדש שוב ושוב בזכות האנזימים האלה.

עם זאת, עד היום לא היה ידוע למה רוב התגובות האפיגנטיות מורשות במספר מועט של דורות, בדרך כלל שלושה עד חמישה. זה מצב שהוגדר כ"צוואר הבקבוק" של ההורשה האפיגנטית.

ההנחה היתה שהתגובות האפיגנטיות פשוט נהרסות עם הזמן, בתהליך של דילול. הנחה זו לא לקחה בחשבון את האפשרות שגם התהליך האפיגנטי מבוקר.

"באופן דומה", ציין עוד ד"ר רכבי, "עד להכרת הקהילה המדעית בעבודתו פורצת הדרך של הנזיר גרגור מנדל, בראשית המאה ה-20, אותו דילול של תכונות ההורים היה ההסבר המקובל – והשגוי - להורשה הגנטית".

הוא הוסיף: "במחקר החדש מצאנו שיש חוקים המכתיבים אילו תגובות אפיגנטיות 'ייזכרו' ואילו 'יישכחו' על ידי הצאצאים – ולכמה דורות".

"גילינו תהליך אקטיבי שהוא מנגנון הורשה אפיגנטי, שאפשר להפעיל אותו ואפשר לכבות אותו", הוסיפה השותפה למחקר, לאה חורי-זאבי. "אנחנו מתארים תהליך היזון-חוזר בין מולקולות small RNA, שמווסתות את ביטויי הגנים ועוברות בתורשה, לבין אותם גנים שנדרשים כדי לייצר ולהעביר את ה-small RNA בין הדורות.

"ההיזון החוזר הזה קובע מתי זיכרון אפיגנטי יעבור בתורשה ומתי לא, ולכמה דורות. כשבודדנו את הגנים הרלוונטיים -קראנו לקבוצת גנים זאת MOTEK Genes כלומר Modified Transgenerational Epigenetic Genes. אנחנו יכולים, למעשה, להתערב בקביעת משך ההורשה האפיגנטית".

עוד גילו החוקרים, שכאשר הם יוזמים בצורה מלאכותית תגובה אפיגנטית מסוימת בתולעים, כלומר מבקרים את פעולתו של גן ספציפי, הם בעצם מאפסים את "שעון העצר" של מנגנון ההורשה האפיגנטית, כך שהתגובות האפיגנטיות המורשות אינן נשכחות כעבור שלושה עד חמישה דורות. על ידי הפעלה חוזרת ונשנית של המנגנון הזה, ועל ידי הנדסה גנטית של קבוצת הגנים MOTEK, הם הצליחו להכפיל את מספר הדורות שהושפעו מהתגובה האפיגנטית של הוריהם.

צוות המחקר נערך כעת לבחון את מנגנוני ההורשה האפיגנטיים גם במינים אחרים של בעלי חיים. ד"ר רכבי ציין: "יתכן שגם בקרב בני אדם חוקים דומים מווסתים הורשה אפיגנטית. רק ימים יגידו אם אלה בדיוק אותם מנגנונים שאנחנו זיהינו אצל התולעים. אם כן, פירושו של דבר בחינה מחדש של כל תהליך ההורשה. למשל: יכול להיות שאבחונים גנטיים של קבוצות סיכון למחלות שונות צריכים לכלול לא רק אנליזה גנומית -כלומר את רצפי ה-DNA - אלא גם אנליזה של מולקולות RNA מורשות.

"אלה יהיו חדשות טובות, כי כבר יש לנו רמזים מהמחקר הנוכחי על דרכים שבהן אפשר לבלום ולהמריץ הורשה אפיגנטית לאורך הדורות".

דו"ח המחקר המלא

נושאים קשורים:  חדשות,  מחקר,  אפיגנטיקה,  הורשה,  גנטיקה,  small RNA,  תורשה,  אוניברסיטת תל אביב
תגובות