ניתוח רשתות השעתוק המופעלות בתגובה לשינויים סביבתיים קיצוניים

גניה גוטין - ניר פרידמן

    במהלך חייהם נאלצים תאים להתמודד עם שינויים קיצוניים בסביבתם על מנת לשרוד. כחלק מההתמודדות משועתקים מאות גנים, המקודדים לחלבונים, שמאפשרים לתאים להסתגל לשינוי במהירות וביעילות. ישנם גנים המופעלים רק בתגובה לשינוי סביבתי ספציפי, אך קיימת גם קבוצת גנים "גנריים" ("כלליים") המופעלת בתגובה לכל השינויים. אחד האתגרים הוא להבין כיצד חלבונים ומסלולים שונים עובדים יחד, על מנת להפעיל את קבוצת הגנים הגנריים הזאת, מחישת השינוי הסביבתי ועד השעתוק של הגן הרלוונטי.
 
    בכדי לענות על השאלה, האסטרטגיה הייתה להביא למוטציות בגנים ספציפיים בתאי 'שמר האופים' ולבדוק כיצד כל מוטציה תשפיע על ייצור חלבון הנחוץ להתמודדות עם השינוי הסביבתי. בדיקת ההשפעה של אלפי מוטציות שונות בתנאים סביבתיים שונים נעשתה ע"י בניית מערכת רובוטית ייחודית במעבדה, הפועלת באוטומציה מלאה. המערכת מגדלת את זני השמרים השונים, חושפת אותם לתנאים סביבתיים לבחירתנו ומודדת את רמות החלבון באוכלוסייה.
 
    באמצעות המערכת בדקנו רמות חלבון ב-1566 זנים עם מוטציות שונות, בחמישה תנאים סביבתיים (מליחות קיצונית, עקה חמצונית, עקת חום, נשימה אווירנית ותסיסה כוהלית). לאחר אנליזה של הנתונים שנאספו מצאנו אינטראקציות רבות בין חלבונים ומסלולים שונים, שניתנות למחקר בפני עצמן. כמו-כן זיהינו קשר בין שני מסלולי העברת אותות מרכזיים ושמורים אבולוציונית עד לבני האדם. מסלולים אלה פועלים ביחד ומבקרים את התגובה לשינויים הסביבתיים. לבסוף תיארנו מוטיב בקרתי הקיים במערכת ומאפשר התמודדות טובה יותר עם סביבה דינאמית.
העבודה התפרסמה בעיתון Molecular Systems Biology. ניתן לקרוא עוד בקישור.