חוקרים גילו כיצד תאים הורגים את עצמם: הם יוצרים צברים של חלבון שקורעים את קרום התא ופוערים בו חורים גדולים, עד שהתא מתפרק לחלוטין
מדי יום נוצרים בגוף האדם תאים חדשים ומיליוני תאים אחרים מתים, בתהליך שחיוני להתפתחותו התקינה של הגוף ולבריאותו. תאים זקנים או פגומים, תאים שנדבקו בנגיפים או בחיידקים וגם תאי סרטן ממיתים את עצמם, ותאים חדשים מחליפים אותם. בתהליך זה מופעלת בתא סדרה ארוכה של אירועים מתוכננים ומבוקרים שמובילים למותו.
בעבר חשבו שהתא אינו מעורב באופן פעיל באירועים שמובילים למותו שלו, והניחו שסיבת המוות היא חדירה של נוזלים לתוך התא, הגורמת לו להתנפח כמו בלון ולבסוף להתפוצץ. אך בימינו ידוע שמוות של תאים הוא תהליך מתוכנן ומבוקר, המופעל בידי התא עצמו.
מחקר שפורסם בשנת 2021 חשף שחלבון קטן בשם נינג'ורין-1 (ninjurin-1) גורם לקרעים קטלניים בקרום התא, אך דרך הפעילות של החלבון נותרה בגדר תעלומה. כעת, במחקר שפורסם בכתב העת Nature, גילו מדענים מאוניברסיטת באזל מה מתרחש בתא בשלבי חייו האחרונים, טרם מותו.
תאים "מתאבדים" – כלומר, ממיתים את עצמם – במספר דרכים. המחקר הנוכחי התמקד באחת מהן, שנקראת פירופטוזיס (pyroptosis). היא מתרחשת בתאי סרטן, וכן בתאים שנגועים בחיידקים ובנגיפים מסוימים. בתהליך זה משתחררות מולקולות שמעוררות דלקת ומתריעות בפני תאים שכנים על בעיה או על זיהום.
תהליך קריעת קרום התא עם מעורבות חלבון נינג'ורין-1. חלבוני נינג'ורין (ירוק-צהוב) מתאספים ומבקעים את קרום התא (אפור), תוכן התא בכחול | מקור: Biozentrum, University of Basel
פִּרצה בגדר
הקרום (ממברנה) שמקיף את התא ומפריד בין תכולתו ובין מה שמחוצה לו עשוי משתי שכבות שומניות, שבתוכן מוטבעים חלבונים הקרויים חלבונים טרנס-ממברנליים. חלבונים אלו ממלאים תפקידי מפתח בפעילות התא, מאפשרים תקשורת בין תאים, מובילים מולקולות לתוך התא ומחוצה לו, נצמדים לתאים שכנים ומספקים תמיכה מבנית.
אחד מהחלבונים הללו הוא החלבון נינג'ורין-1, חלבון קטן הבנוי משני סלילים שמחוברים זה לזה ושקוע בתוך קרום התא. כדי לגלות כיצד החלבון עובד החוקרים השתמשו בכמה טכנולוגיות מתקדמות כמו ספקטרוסקופיית NMR (תהודה מגנטית גרעינית), שבעזרתה אפשר לבחון את המבנה ואת הדינמיקה של חלבוני הממברנה בתוך תמיסה, ומיקרוסקופ אלקטרונים קריוגני, שיוצר הדמיה מתקדמת, חדה ותלת-ממדית של החלבון בסביבתו הטבעית, בהגדלה משמעותית.
במצב רגיל, חלבוני נינג'ורין-1 מפוזרים בצורה אקראית בקרום התא, אך כאשר נגרם לתא נזק מבני או כשנגיף או חיידק פוגעים בו, ניתן אות שמפעיל שרשרת של אירועים, ואלה מתחילים את התהליך שיוביל למוֹת התא. החוקרים גילו כי בשלב הסופי של שרשרת האירועים, שני חלבוני נינג'ורין-1 מתחברים זה לזה, חודרים לקרום בנקודות מסוימות ומבקעים אותו. בהמשך מצטרפות כמה מולקולות נוספות ונוצר מבנה גדול בצורת כמה לוחות זה לצד זה; הלוחות יוצרים מעין גדר, וזו נסגרת בשני קצותיה לטבעת. הטבעות נפתחות במרכזן כמו רוכסן ופוערות פתחים גדולים בקרום, שדרכם תוכן התא זולג החוצה, הקרום מבוקע בהדרגה והתא נהרס.
סבסטיאן הילר (Hiller), החוקר שעמד בראש קבוצת המחקר, מסביר: "התפיסה המקובלת הייתה שהתא מתנפח עד שלבסוף הוא מתפוצץ עקב לחץ אוסמוטי גובר. עכשיו גילינו איך התאים באמת נקרעים. במקום להתפוצץ כמו בלון, החלבון נינג'ורין-1 יוצר נקודות שבירה בקרום התא, וגורם לקרעים של הקרום באתרים ספציפיים".
הבנה מעמיקה של תהליכים המעורבים במנגנוני מוות של תאים, לרבות תפקידו של נינג'ורין-1 בקריעת הממברנה, עשויה לסייע בפיתוח תרופות חדשות למחלות זיהומיות, למחלות דלקתיות או לסוגי סרטן שבהם תהליכי המתת התאים משתבשים ואלה מתרבים ללא בקרה, כמו סרטן המעי הגס וסרטן הכבד.
אחד מהחוקרים מציג את המחקר בסרטון (באנגלית):
