חוקרים מהטכניון ייצרו בשיטה חדשנית פפטיד שעשוי למנוע פירוק מוקדם של חלבונים המווסתים את חלוקת התאים. הם מקווים כי חומרים כאלה יהיו בסיס עתידי לטיפולים במחלות סרטן
יוביקוויטין היא מולקולה קטנה שמסמנת חלבונים, לצורך בקרה של תהליכים כמו תנועת חלבונים בתא, בניית קומפלקסים חלבוניים, פעילות אנזימים ופירוק של חלבונים. יש סוגים רבים של מולקולות יוביקוויטין, חלקן קצרות וחלקן שרשראות של מולקולות, ולכל אחת תפקיד שונה בבקרת תהליכים מסוימים בתא. פעילות מערכת היוביקוויטין חשובה במיוחד כאשר היא מבקרת חלבונים הקשורים לתהליכי חלוקה של תאים, מוות תאי, בקרה של קולטנים ובקרה על ביטוי גנים, שכן כשל באחד מהתהליכים הללו עלול לגרום לתא להפוך לסרטני.
מחקר רב מתמקד בניסיון להבין את מערכת היוביקוויטין בנסיון לפתח דרכים לנצל אותה למטרות טיפול בסרטן. למשל, מערכת היוביקוויטין-פרוטאוזום (UPS) בתא בריא מסמנת ומפרקת חלבונים. מערכת היוביקוויטין מסמנת חלבונים בשרשרת מסויימת של מולקולות יוביקוויטין, והפרוטאוזום מזהה את הסימון ומפרק את החלבון המסומן. כאשר מערכת זו עובדת יותר מהדרוש ומפרקת חלבונים שמטרתם לבקר את קצב חלוקת התא, התא עלול להפוך לסרטני. בורטזומיב (Bortezomib) היא תרופה המעכבת את פעילות הפרוטאוזום, ובכך מעלה בתאים סרטניים את הריכוז של חלבונים המקדמים מוות תאי ומונעת את המשך התפתחותו של הגידול הסרטני. מלבד עיכוב הפרוטאוזום, גישה מחקרית נוספת בתחום עוסקת במציאת מולקולות שייקשרו לשרשרת היוביקוויטין, ויחסמו את האפשרות שהפרוטאוזום יזהה את החלבון המסומן ויפרק אותו.
החלבון שמונע פירוק
קבוצת חוקרים מהטכניון ומאוניברסיטת טוקיו הצליחה לאחרונה לייצר פפטיד טבעתי (שרשרת קצרה של חומצות אמינו, המרכיבות גם חלבונים) שנקשר באופן ספציפי לשרשרת יוביקוויטין מסוג K48 השייכת למערכת ה-UPS. החוקרים ייצרו את K48 בשיטה שפיתחה מעבדתו של פרופ' אשרף בריק מהטכניון, והיא מאפשרת ייצור של שרשראות יוביקוויטין ספציפיות, לפי התפקוד שהחוקרים מעוניינים בו.
שיתוף הפעולה עם מעבדתו של פרופ' הִירוֹאַקִי סוגה (Suga) מאוניברסיטת טוקיו, איפשר שימוש במערכת שפותחה במעבדתו, לאיתור יעיל של פפטידים הנקשרים ספציפית לחלבון מסוים. המערכת נקראת RaPID (קיצור של Random non-standard Peptides Integrated Discovery) והשימוש בה איפשר לחוקרים לזהות פפטיד הנקשר באופן חזק וספציפי אל שרשראות יוביקוויטין מסוג K48. "השילוב בין השיטות במעבדתנו, לשיטות במעבדתו של פרופ׳ סוגה מאוניברסיטת טוקיו, מציג אסטרטגיה חדשה לגילוי תרופות, שבאמצעותה אפשר להתמודד עם חלבוני מטרה מאתגרים דוגמת שרשראות היוביקוויטין", אמר בריק.
החוקרים הראו כי הפפטיד הטבעתי שנקשר ליוביקוויטין K48 אכן מונע פירוק של חלבונים המסומנים בשרשרת זו על ידי הפרוטאוזום, וכי הוא מסוגל לחדור לתוך תאים חיים. בנוסף, הפפטיד הפחית את כושר השרידות של תאים, ולכן הוא בעל פוטנציאל להילחם בתאים סרטניים. בשלב זה השתתף במחקר גם פרופ' אהרון צ'חנובר מהטכניון, שהיה ממגלי מערכת היוביקוויטין ותפקידה במיחזור חלבונים בתא, וקיבל על כך את פרס נובל בכימיה בשנת 2004 עם אברהם הרשקו וארווין רוז. חשוב לציין כי הבדיקות שביצעו החוקרים נעשו בתרבית תאים (in-vitro), ופעמים רבות קיים פער בין ניסויים כאלה לבין בדיקות שנעשות באורגניזם חי (in-vivo). עם זאת, לתגליות מסוג זה חשיבות רבה והן יכולות להוביל לפיתוח תרופות חדשות למחלת הסרטן.
למערכת היוביקוויטין תפקיד במחלות נוספות, למשל במחלות ניוונית של מערכת העצבים, כמו אלצהיימר שבה ישנה הצטברות של חלבונים בתאי מוח שגורמת בסופו של דבר למוות של תאים. פיתוח פפטידים הנקשרים לשרשראות יוביקוויטין נוספות יכול לאפשר התערבות בתהליכים תאיים רבים נוספים, ולכן לשיטה שפיתחו החוקרים יכולות להיות השלכות משמעותיות על הבנת מנגנונים ופיתוח תרופות למחלות נוספות.
