Uploaded by Anat Baron

בלסט

advertisement
‫מבוא‬
‫תוחלת חיים מווסתת הן על ידי גנים והן על ידי הסביבה‪ .‬למסקנה זו הגיעו חוקרים שערכו מחקר בזבובי‬
‫פירות‪ -‬דרוזופילה ‪ (Drosophila melanogaster).‬הם מצאו שמוטציה בגן בודד‪ ,‬בזבובים הטרוזיגוטים‬
‫למוטציה ‪,‬הביאה להכפלת תוחלת החיים שלהם בלי לפגוע בפוריות או בתפקודים פיזיים של הזבובים; גן זה‬
‫כונה ‪ "I'm not dead yet",‬או בקיצור‪Indy.‬‬
‫קבוצת מחקר מארה"ב העמידה ניסוי שמטרתו לבחון את ההשפעה שיש למוטציות בגן ‪ Indy‬על תוחלת החיים‬
‫של הזבובים‪ .‬נבחרו שתי קבוצות זבובים‪ :‬האחת כללה את זבובי זן הבר ושימשה כקבוצת בקרה‪ ,‬והקבוצה‬
‫השנייה כללה זבובים נושאי מוטציה בגן ‪ Indy.‬החוקרים עקבו אחר הישרדות הזבובים לאורך זמן‪ .‬תוצאות‬
‫הניסוי מוצגות באיור ‪. 1‬‬
‫איור ‪ -1‬אחוז ההישרדות של זבובי זן הבר וזבובים מוטנטיים ל ‪-Indy‬לאורך זמן‬
‫‪1.‬מהו אחוז הזבובים ששרדו ביום ה‪ 50-‬בקבוצת הבקרה ובקבוצת הזבובים המוטנטיים ל?‪-Indy‬‬
‫בחרו תשובה אחת‪:‬‬
‫א ‪.‬אחוז הזבובים ששרדו בקבוצת הבקרה ביום ה‪ 50-‬הוא כ‪ 40%-‬ואילו בקבוצת המוטנטים שרדו כ‪. 85%-‬‬
‫ב ‪.‬אחוז הזבובים ששרדו בקבוצת הבקרה ביום ה‪ 50-‬הוא כ‪ 85%-‬ואילו בקבוצת המוטנטים שרדו כ‪.40%-‬‬
‫ג ‪.‬ההבדל באחוז הזבובים ששרדו ביום ה‪ 50-‬בין שתי הקבוצות הוא זניח‪ ,‬כלומר שיעור ההישרדות בשתי‬
‫הקבוצות היה דומה‪.‬‬
‫ד ‪.‬אחוז הזבובים ששרדו ביום ה‪ 50-‬בקבוצת הבקרה גדול פי שניים מאחוז הזבובים ששרדו בקבוצת‬
‫המוטנטים‪.‬‬
‫משוב לבחירה בתשובה זו‬
‫התשובה היא‪ :‬א‪ .‬אחוז הזבובים ששרדו בקבוצת הבקרה ביום ה‪ 50-‬הוא כ‪ 40%-‬ואילו בקבוצת המוטנטים‬
‫שרדו כ‪. 85%-‬‬
‫‪ .2‬החוקרים ביצעו את הניסוי בתנאים מבוקרים וקבועים של טמפרטורה‪ ,‬לחות ומזון‪ .‬מה החשיבות של‬
‫שמירה על תנאים קבועים ?‬
‫השמירה על תנאים קבועים מבטיחה שהניסוי בודק רק את השפעת המשתנה הבלתי תלוי (הגורם הנבדק)‬
‫ובכך מקנה למסקנות תוקף ומהימנות‪ ,‬תחת ההנחה שהביקורות ובדיקת המשתנים תקינות‪.‬‬
‫החוקרים מיפו את המוטציה בגן ‪ Indy‬ומצאו שהיא מצויה באינטרון ‪.‬האינטרון אמנם משועתק‪ ,‬אך הוא מוסר‬
‫ממולקולת ה ‪-RNA‬שליח הראשונית )‪ (pre-mRNA‬בתהליך השחבור ‪,‬ולכן איננו מצוי ב ‪-RNA‬שליח‬
‫הבוגר ‪ (mRNA),‬איננו מתורגם ואיננו מקודד לחלבון !‬
‫מאחר שהמוטציה בגן ‪ Indy‬ממוקמת באינטרון ‪,‬הניחו החוקרים שרצף החלבון ‪ Indy‬המקּודד על ידי הגן‬
‫התקין זהה לרצף החלבון ‪ Indy‬המקּודד על ידי הגן המוטנטי‪ .‬החוקרים בודדו את ה ‪-mRNA‬המקֹודד ל‪-‬‬
‫‪Indy,‬קבעו את רצף הנוקלאוטידים של ה ‪-mRNA,‬ובעזרתו חזו את רצף החלבון ‪ Indy.‬ומצאו שמדובר‬
‫בחלבון באורך ‪ 572‬חומצות אמיניות ‪.‬‬
‫‪ .3‬החוקרים חזו שהחלבון ‪ Indy‬באורך ‪ 572‬חומצות אמיניות‪ .‬מה לדעתך יהיה אורכו של הרצף‬
‫הנוקלאוטידים המקֹודד )‪ (CDS‬לחלבון?‬
‫בחרו תשובה אחת‪:‬‬
‫א‪ 1623 .‬נוקלאוטידים‬
‫ב ‪. 1716‬נוקלאוטידים‬
‫ג ‪. 572‬נוקלאוטידים‬
‫ד ‪. 1719‬נוקלאוטידים‬
‫משוב לבחירה בתשובה זו‬
‫התשובה היא‪ :‬ד‪ .‬כל חומצה אמינית מקּודדת על ידי קודון באורך ‪ 3‬נוקלאוטידים‪ ,‬וה ‪-CDS‬מכיל גם את קודון‬
‫עצירת התרגום‪ .‬על כן חישוב אורך ה ‪-CDS‬הוא אורך החלבון כפול ‪ 3‬לקבלת מספר הנוקלאוטידים המקודדים‬
‫לחומצה אמינית ועוד קודון סיום שלושה נוקלאוטידים‪ ,‬כלומר ‪:(3X572)+3=1719.‬‬
‫בעקבות המוטציה בגן ל ‪-Indy,‬תוחלת החיים בזבובים התארכה וההזדקנות שלהם עוכבה‪ .‬הדבר עורר אצל‬
‫החוקרים מספר שאלות‪ :‬מה תפקידו של החלבון ?‪ Indy‬האם ניתן למצוא במאגרי המידע חלבונים בעלי רצף‬
‫דומה( הומולוגים )שמקורם באדם או באורגניזמים אחרים? האם חלבונים הדומים ברצפם ל ‪-Indy‬שמקורם‬
‫באורגניזמים אחרים גם קשורים בתוחלת החיים? האם וכיצד ניתן יהיה לנצל את המידע לגבי ‪ Indy‬לשם‬
‫פיתוח תרופות ויישומים התורמים להארכת תוחלת החיים באדם ?‬
‫תיאור המשימה )‪(protein BLAST‬‬
‫השלב הראשון בדרך לספק תשובות לשאלות שהתעוררו אצל החוקרים הוא לחפש במאגרי המידע רצפים‬
‫בעלי דמיון לרצף החלבון ‪ Indy.‬הכלי הביואינפורמטי( ‪ BLAST‬קיצור של ‪Basic Local Alignment‬‬
‫‪Search Tool),‬הוא כלי לחיפוש )‪ (Search Tool‬באמצעות העֳמָ דָ ת רצפים ‪(Sequence Alignment).‬‬
‫מדובר למעשה במספר מנועי חיפוש שמאפשרים לחפש במאגרי מידע של רצפים‪ ,‬את רשומות הרצפים‬
‫הדומים לרצף הנתון בידי החוקרים‪ ,‬הנקרא גם רצף שאילתה‪ .‬אנו נשתמש במנוע חיפוש המשווה רצף‬
‫שאילתה של חלבון‪ ,‬במקרה זה ‪ Indy,‬לרשומות של רצפים במאגרים של רצפי חומצות אמיניות‪ ,‬ומציג את‬
‫רשומות הרצפים הדומות לו ביותר‪ .‬הכלי נקרא ‪ protein BLAST,‬או בקיצור ‪BLASTp.‬‬
‫שלבי המשימה‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫ניעזר במנוע החיפוש ‪ BLASTp‬לשם חיפוש רצפים הדומים לרצף החלבון ‪ Indy‬שמקורו בזבובים‪.‬‬
‫נלמד על רצפים מאדם הדומים ל ‪-Indy‬מזבובים‪.‬‬
‫חיפוש רשומות של רצפי חלבונים בעלי דמיון לרצף ‪ Indy‬בעזרת הכלי ‪BLASTp‬‬
‫ראשית נכנס לממשק של כלֵי החיפוש ‪ ,BLAST‬על ידי לחיצה על הקישור הבא‪:‬‬
‫‪http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi.‬‬
‫בממשק המתקבל (מסך ‪ )1‬ניתן למצוא מספר כלים להשוואת רצפים‪ ,‬כגון )‪ nucleotide BLAST (BLASTn‬המאפשר‬
‫השוואת רצף שאילתה של נוקלאוטידים למאגרים של רצפי נוקלאוטידים‪ proteinBLAST (BLASTp) ,‬המאפשר השוואת‬
‫רצף שאילתה של חומצות אמינו למאגרים של רצפי חלבונים‪ ,‬וקיימות אפשרויות חיפוש נוספות שלא נתמקד בהן‪.‬‬
‫מסך ‪ :1‬ממשק כלֵי החיפוש‪BLAST‬‬
‫כיוון שברשותנו רצף החלבון ‪ Indy‬מזבובים ואנו מעוניינים לחפש רצפים דומים לו במאגרים של רצפי‬
‫חומצות אמינו‪ ,‬נשתמש בכלי ‪ protein BLAST.‬נלחץ על הקישור‪ ,‬ולפנינו יפתח מסך הכלי( ‪ BLASTp‬מסך‬
‫‪). 2‬‬
‫מסך ‪ :2‬ממשק הכלי‪protein BLAST‬‬
‫נדביק לתוך חלון החיפוש‪ ,‬בחלקו העליון של המסך ‪,‬את רצף חומצות האמינו של ‪Indy‬‬
‫בפורמט ‪ FASTA.‬נשים לב‪ ,‬כי לו היה בידינו רצף של חלבון ידוע שיש לו קוד זיהוי ‪(Accession‬‬
‫)‪number‬במאגר הנתונים‪ ,‬ניתן להזין קוד זה‪ ,‬ולא את כל פירוט הרצף‪ ,‬לחלון החיפוש‪.‬‬
‫בחלונית לבחירת מאגר הנתונים )‪ (Database‬אליו יושווה רצף השאילתה‪ ,‬נבחר במאגר‪Non-‬‬
‫‪redundant protein sequence (nr),‬שכן זהו מאגר איכותי ולא חוזרני של רצפי חלבונים‪ .‬בחלונית‬
‫לבחירת האורגניזם )‪ (Organism‬שהוא מקור הרצפים הדומים שאנו מחפשים נרשום ‪Homo sapiens,‬‬
‫כיוון שאנו מעוניינים לחפש רצפים מאדם הדומים ל ‪-Indy‬מזבובים (מסך ‪. )3‬‬
‫מסך ‪ :3‬הזנת רצף השאילתה‪ ,‬ובחירת מאגר המידע והאורגניזם מקור הרשומות לחיפוש‪.‬‬
‫נבצע את החיפוש על ידי לחיצה על לחצן ‪ BLAST‬ונמתין לדף התוצאות ‪.‬‬
‫ניתוח דף התוצאות‬
‫תוצאות החיפוש שביצענו כוללות את רשומות הרצפים שמקורם באדם )‪ (Homo sapiens‬ממאגר‬
‫החלבונים ‪ nr,‬אשר דומים לרצף החלבון ‪ Indy,‬ששימש כרצף השאילתה ‪.‬‬
‫דף התוצאות מוצג לפנינו והוא כולל מספר חלקים‪.‬‬
‫החלק הראשון כולל פרטי מידע על החיפוש‪ ,‬כלומר נתונים טכניים כגון‪ :‬שם רצף השאילתה‪ ,‬מאיזה‬
‫סוג הוא‪ ,‬מה אורכו‪ ,‬באיזה מאגר מידע בוצע החיפוש ועוד (מסך ‪. )4‬‬
‫מסך ‪ :4‬דף תוצאות החיפוש ‪ -‬חלק ‪ :1‬פרטי מידע על רצף השאילתה והחיפוש‬
‫החלק השני של דף התוצאות מכיל סיכום גרפי )‪ (Graphic Summary‬תיאור גרפי של התוצאות‬
‫שהתקבלו (מסך ‪ .)5‬תחילה מוצג סרגל קנה מידה לאורך רצף השאילתה ‪ (Query seq),‬והוא משתנה‬
‫בהתאם לאורך רצף השאילתה‪ ,‬המוצג מספרית מעל הסרגל‪ .‬תחתיו מוצגים מוטיבים חלבוניים‬
‫שמורים‪ ,‬כגון מוטיבים המאפיינים משפחות של חלבונים )‪ (Superfamilies‬או מוטיבים החשובים‬
‫למבנה או תפקוד החלבון ‪ (multi-domains),‬והם מוצגים בהתאם לאורך ומיקום יחסית לרצף‬
‫השאילתה ‪.‬‬
‫החלק העיקרי של הסיכום הגרפי מציג שוב קו המייצג את אורך רצף השאילתה‪ .‬תחתיו מוצגים קוים‬
‫בצבעים שונים ואורך שונה‪ ,‬כאשר כל קו מייצג רשומת רצף אחרת שנמצאה דומה לרצף השאילתה‪.‬‬
‫הרשומות מוצגות בסדר יורד על פי מידת הדמיון לרצף השאילתה‪ :‬תחילה מוצגים הרצפים הדומים‬
‫ביותר ולאחר מכן הרצפים הדומים פחות‪ .‬צבע הקו מעיד על מידת הדמיון בין רצף התוצאה לרצף‬
‫השאילתה‪ ,‬מידת הדמיון המחושבת ומיוצגת בציון ‪ Score.‬על פי מפתח צבע נקבע שציון מעל ‪200‬‬
‫מקנה צבע אדום (מעיד על מידת דמיון גבוהה)‪ ,‬ציון ‪ 80-200‬מקנה צבע ורוד (מעיד על מידת דמיון‬
‫גבוהה) וכך הלאה עד שציון הנמוך מ‪ 40-‬מקנה צבע שחור (מעיד על מידת דמיון נמוכה מאוד)‪.‬‬
‫הניקוד מביא בחשבון שני גורמים עיקריים‪ :‬עד כמה רצף התוצאה דומה לרצף השאילתה‪ ,‬ועד כמה‬
‫ארוך החלק הדומה בין הרצפים המושווים‪ .‬לכן יתכנו מצבים בהם רצף תוצאה המציג דמיון לא גבוה‬
‫לרצף השאילתה‪ ,‬אך על פני אורך ניכר‪ ,‬יקבל ניקוד גבוה יחסית‪ ,‬ואילו רצף תוצאה בעל דמיון גבוה‬
‫לרצף השאילתה‪ ,‬אך על פני אורך קצר‪ ,‬יקבל ציון נמוך יותר‪ .‬המיקום של רצף התוצאה ביחס לרצף‬
‫השאילתה מעיד על האזור ברצף השאילתה שבו מצוי הדמיון לרצף התוצאה ‪.‬‬
‫מסך ‪ :5‬דף תוצאות החיפוש ‪ -‬חלק ‪ :2‬סיכום גרפי‬
‫‪ .4‬מן הסיכום הגרפי ניתן ללמוד כי‪:‬‬
‫בחרו תשובה אחת‪:‬‬
‫א ‪.‬מרבית רצפי התוצאה בעלי מידת דמיון נמוכה מאוד לרצף השאילתה‪.‬‬
‫ב ‪.‬מרבית רצפי התוצאה בעלי מידת דמיון גבוהה מאוד לרצף השאילתה‪.‬‬
‫ג ‪.‬הדמיון בין מרבית רצפי התוצאה לרצף השאילתה מתחיל רק כעבור כ‪ 25-‬חומצות אמינו לערך‬
‫ברצף השאילתה‪.‬‬
‫ד ‪.‬תשובות ב ו‪-‬ג נכונות ‪.‬‬
‫התשובה הנכונה היא‪ :‬ד‪ .‬כפי שניתן לראות מהסיכום הגרפי (מסך ‪ ,)6‬הצבע האדום של מרבית רצפי‬
‫התוצאה מעיד על מידת דמיון גבוהה מאוד (ציון מעל ‪ )200‬בין רצף השאילתה לרצפי התוצאה‪ .‬על‬
‫סמך מיקום רצפי התוצאה ביחס לרצף השאילתה ניתן לראות שקיים דמיון לאורך רובו של רצף‬
‫השאילתה‪ ,‬אך לא בתחילת הרצף (בקצהו השמאלי) ‪.‬‬
‫מסך ‪ :6‬מידת הדמיון ואזור הדמיון בין רצף השאילתה לרצפי התוצאה ממאגר הנתונים‬
‫החלק השלישי של דף התוצאות הוא למעשה תיאור )‪ (Descriptions‬התוצאות באמצעות טבלה (מסך‬
‫‪ .)7‬בטבלה מוצגים עבור כל רשומה ‪,‬שם ותיאור הרשומה ‪ (Description),‬ציון הדמיון לרצף‬
‫השאילתה ‪ (Total score),‬איזה חלק מרצף התוצאה נמצא דומה לרצף השאילתה ‪(Query coverage),‬‬
‫אחוז העמדות בהן יש זהות בחומצה האמינית בין רצף התוצאה ורצף השאילתה ‪ (Ident),‬ולבסוף קוד‬
‫הזיהוי )‪ (Accession‬של הרשומה ‪.‬גם בחלק זה‪ ,‬הרצפים מסודרים לפי רמת הדמיון שלהם לרצף‬
‫השאילתה (הרצף הדומה ביותר לרצף השאילתה יופיע ראשון ברשימה) ‪.‬‬
‫מסך ‪ :7‬דף תוצאת החיפוש ‪ -‬חלק ‪ :3‬תיאור רצפי התוצאה‬
‫מתיאור התוצאות‪ ,‬ובחינה של רצף התוצאה שקוד הזיהוי שלו ‪ BAB71262,‬ניתן ללמוד כי‪:‬‬
‫בחרו תשובה אחת‪:‬‬
‫א ‪.‬אחוז העמדות בהן יש זהות בחומצה האמינית בין רצף התוצאה ורצף השאילתה הוא ‪.94%‬‬
‫ב ‪. 35%‬מרצף התוצאה נמצא דומה לרצף השאילתה‪.‬‬
‫ג ‪.‬אחוז העמדות בהן יש זהות בחומצה האמינית בין רצף התוצאה ורצף השאילתה הוא ‪. 35%‬‬
‫ד ‪. 360‬עמדות ברצף התוצאה דומות לרצף השאילתה‪.‬‬
‫התשובה הנכונה היא‪ :‬ג‪ .‬אחוז העמדות בהן יש זהות בחומצה האמינית בין רצף התוצאה ורצף‬
‫השאילתה הוא ‪ ,35%‬וזאת ניתן ללמוד מעמודה ‪Ident.‬‬
‫בחלק הרביעי של דף התוצאות מוצגות העמדות הרצפים )‪ (Alignments‬בין רצף השאילתה לכל‬
‫אחד מהרצפים הדומים לו (מסך ‪ .)8‬תחילה מוצגים נתונים לגבי רצף התוצאה‪ ,‬כגון שם הרצף‪,‬‬
‫מקורו‪ ,‬קוד הזיהוי שלו‪ ,‬ואורכו‪ .‬בסוף מוצגת העמדת הרצפים עצמה כאשר בשורה העליונה‬
‫בכלהעמדת רצפים מופיע רצף השאילתה ‪ (Query),‬בשורה התחתונה מופיע רצף התוצאה ‪(Sbjct),‬‬
‫וביניהם סימונים המעידים על הזהות (במסגרת ירוקה במסך ‪ ,)8‬הדמיון (במסגרת סגולה במסך ‪)8‬‬
‫והשוני (במסגרת ורודה באיור) בין חומצות האמינו בכל עמדה בשני הרצפים‪ .‬לעיתים בהשוואת‬
‫הרצפים הכלי מכניס רווחים באחד הרצפים‪ ,‬שמעידים על חוסר בחומצה אמינית בעמדה נתונה ברצף‬
‫מסוים אל מול הרצף אליו הוא מושווה (במסגרת כתומה במסך ‪ .)8‬בתחילת ובסוף כל שורה מצוין‬
‫מספר העמדה בכל רצף ‪.‬‬
‫מסך ‪ :8‬דף תוצאת החיפוש ‪ -‬חלק ‪ :4‬העמדות הרצפים‬
‫כדי ללמוד יותר על העמדת הרצפים‪ ,‬נוכל להיעזר בטבלה הבאה ‪:‬‬
‫נתונים כלליים על כל העמדת רצפים ניתן למצוא בין הנתונים על רצף התוצאה לבין העמדת הרצפים‬
‫עצמה (מסך ‪ .)8‬כך ניתן ללמוד על הציון ‪ (Score),‬כפי שתיארנו קודם‪ ,‬על העמדות בהן קיימות‬
‫חומצות אמיניות זהות )‪ (Identities‬בשני הרצפים‪ ,‬העמדות בהן קיימות חומצות אמיניות זהות או‬
‫דומות בתכונותיהן ‪ (Positives),‬בשני הרצפים‪ ,‬והעמדות בהן באחד הרצפים חסרה חומצה אמינית‬
‫(או יותר) ולכן הכלי הביואינפורמטי הוסיף רווח )‪ (Gap‬כדי שבהמשך השוואת הרצפים נוכל לראות את‬
‫הדמיון ביניהם ‪.‬‬
‫מתוך כל הרשומות המופיעות בדף התוצאות‪ ,‬נבחר להמשיך לעבוד עם החלבון בעל קוד‬
‫הזיהוי ‪:AAF73251.‬בכדי למצוא את העמדת הרצפים שלרשומה זו עם רצף השאילתה‪ ,‬ניתן ללחוץ‬
‫על ‪ Ctrl‬ו ‪-F,‬ובחלון ‪ Find‬להזין ‪ AAF73251‬ואז ללחוץ על ‪ Enter‬מספר פעמים עד שמגיעים להעמדת‬
‫הרצפים (מסך ‪. )9‬‬
‫מסך ‪ :9‬העמדת רצף הרשומה שקוד הזיהוי שלה הוא ‪ AAF73251‬ורצף השאילתה‪Indy‬‬
‫‪ .6‬כיצד תסבירו את הממצא שבהעמדת הרצפים‪ ,‬רצף השאילתה מתחיל בעמדה ‪ 26‬ואילו רצף‬
‫התוצאה מתחיל בעמדה ‪? 18‬‬
‫‪ .7‬הסתכלו בעמדות ‪ 85-65‬של רצף השאילתה ובעמדות ‪ 530-510‬של רצף השאילתה וקבעו מהו‬
‫המשפט הנכון‪:‬‬
‫בחרו תשובה אחת‪:‬‬
‫א ‪.‬ברצף חלבון התוצאה נמצאו יותר חומצות אמינו זהות לעמדות ‪ 85-65‬ברצף שאילתה מאשר‬
‫לעמדות ‪ 530-510‬ברצף השאילתה‪.‬‬
‫ב ‪.‬ברצף חלבון התוצאה נמצאו פחות חומצות אמינו זהות לעמדות ‪ 85-65‬בשאילתה מאשר‬
‫לעמדות ‪ 530-510‬ברצף השאילתה‪.‬‬
‫ג ‪.‬ברצף חלבון התוצאה נמצאו מספר שווה של חומצות אמינו זהות לעמדות ‪ 85-65‬ולעמדות‬
‫‪ 530-510‬ברצף השאילתה‪.‬‬
‫ד ‪.‬ברצף חלבון התוצאה לא נמצאו כלל חומצות אמינו זהות לעמדות ‪ 85-65‬בשאילתה או‬
‫לעמדות ‪ 530-510‬ברצף השאילתה‪.‬‬
‫משמו של רצף התוצאה הנ"ל‪ ,‬ניתן ללמוד כי החלבון הוא נשא המשחלף מטבוליטים שהם תוצרי‬
‫מעגל קרבס‪ .‬יוני נתרן נכנסים לתא בהתאם למפל הריכוזים שלהם‪ ,‬בעוד הנשא מעביר אל תוך התא‬
‫גם תוצרי ביניים של מעגל קרבס כגון‪ :‬ציטרט‪ ,‬סוקצינט ועוד‪ .‬מעגל קרבס הוא השלב השני בתהליך‬
‫הנשימה התאית האירובית‪ .‬הוא מתקיים בחלל המיטוכונדריה ‪.‬‬
‫‪ .8‬מה חשיבותו של תהליך הנשימה התאית?‬
‫בחרו תשובה אחת‪:‬‬
‫א ‪.‬בתהליך הנשימה התאית נוצרת אנרגיה זמינה ‪ -‬חמצן‪ ,‬ההכרחי לפעילות האדם‪.‬‬
‫ב ‪.‬בתהליך הנשימה התאית נוצרת אנרגיה זמינה ‪ -‬סוכר‪ ,‬ההכרחי לפעילות האדם‪.‬‬
‫ג ‪.‬בתהליך הנשימה התאית נוצרת אנרגיה זמינה ‪ -‬חום‪.‬‬
‫ד ‪.‬בתהליך הנשימה התאית נוצרת אנרגיה זמינה‪- ATP.‬‬
‫במחקר המשך‪ ,‬נמצא באמצעות ניסויים כי החלבון ‪ INDY‬אמנם מעורב בשחלוף תוצרי ביניים של‬
‫מעגל קרבס‪ ,‬אך הוא ייחודי בכך שאיננו תלוי במפל ריכוז יוני נתרן‪ .‬הוא מאפשר כניסה אל התא‬
‫והוצאה מן התא של תוצרי ביניים של מעגל קרבס‪ ,‬בהתאם לריכוזים שלהם‪ ,‬ובכך מבקר את רמתם‬
‫בתא‪ .‬לתוצרי מעגל קרבס יש חשיבות גם בבקרה על תהליכים מטבוליים בתא ‪.‬‬
‫סיכום הפעילות‬
‫החוקרים גילו כי מוטציה בחלבון ‪ INDY‬בזבובי הפירות ‪ -‬דרוזופילה ‪ -‬מאריכה את תוחלת החיים‬
‫שלהם באופן ניכר‪ .‬הארכת תוחלת החיים מתאפשרת רק אם הזבוב נושא המוטציה הוא הטרוזיגוט ‪,‬‬
‫והמוטציה גורמת לכך שפעילות החלבון המוטנטי מופחתת‪ .‬החוקרים נעזרו בהכלאות ומוטנטים‬
‫שונים בגן ‪ -Indy‬ומצאו שהפחתה נוספת ברמתו או פעילותו של החלבון ‪ INDY‬לא מובילה להארכה‬
‫בתוחלת החיים‪ .‬מכאן הסיקו החוקרים שקיימת חשיבות לרמת הביטוי של החלבון‪ ,‬כלומר ברמת‬
‫ביטוי נמוכה או גבוהה מדי לא תהיה השפעה על תוחלת החיים של הזבוב‪.‬‬
‫במחקר הביואינפורמטי באמצעות מנוע החיפוש ‪ BLASTp‬נמצאו חלבונים הדומים ברצף שלהם ל‪-‬‬
‫‪INDY‬באדם‪ ,‬ואחד מהם שקוד הזיהוי שלו ‪ AAF73251,‬הוא חלבון המצוי בקרומי תאים של יונקים‬
‫ומתפקד כנשא המשחלף תוצרים של מעגל קרבס‪ .‬מעגל זה הוא שלב בתהליך הנשימה התאית‬
‫האירובית שבו מתפרקות מולקולות אורגניות לאנאורגניות‪ ,‬ויוצרות מטבוליטים משניים לאורך‬
‫התהליך‪ .‬עודף של מטבוליטים אלה יופנה לבניית מולקולות אחרות כמו הורמונים‪ ,‬סטרואידים ושומן‪.‬‬
‫בניסויים בזבובים נמצא שהחלבון ‪ INDY‬מתבטא בעיקר בגופי שומן ובמעי ‪ -‬מה שמרמז על תפקודו‬
‫במטבוליזם של שומן ואנרגיה ובחילוף חומרים‪.‬‬
‫אחת מהנחות החוקרים היא שקיים קשר ישיר בין ההזדקנות לבין המאזן הקלורי‪ .‬נמצא במחקרים‬
‫קודמים כי כאשר צריכת הקלוריות באדם מוגבלת במידה אז תוחלת החיים גדלה‪ ,‬ואילו מצב של‬
‫הגב לה חריפה על צריכת הקלוריות (במצב רעב) או צריכת קלוריות ללא הגבלה (עודף תזונה)‬
‫מובילים להאצת תהליך ההזדקנות וקיצור תוחלת החיים‪ .‬כלומר‪ ,‬כמות הקלוריות צריכה להיות‬
‫במידה שתבטיח קיום אופטימלי של כל מערכות הגוף‪ .‬בהתאם לכך‪ ,‬החוקרים מצאו שבזבובים‬
‫בעלי מוטציה בגן לחלבון ‪ INDY‬גורמת לביטוי מופחת של החלבון התקין‪ ,‬דבר שעשוי להפחית שחלוף‬
‫מטבוליטים שניוניים תוצרי מעגל קרבס‪ .‬אלו תנאים המדמים מצב בו צריכת הקלוריות מוגבלת‪ ,‬דבר‬
‫המוביל להארכת תוחלת החיים‪ .‬החוקרים משערים שתרופות הגורמות להפחתה ברמת הביטוי או‬
‫בפעילות של נשאים המשחלפים את תוצרי מעגל קרבס‪ ,‬כגון ‪ INDY,‬עשויות לדמות מצב של הגבלת‬
‫צריכת קלוריות‪ ,‬ובכך להוביל להארכת תוחלת חיים באדם‪ .‬תרופות שכאלו עשויות לסייע גם בטיפול‬
‫במחלות מטבוליות כגון השמנה וסכרת‬
‫‪ .9‬חוקרים מעוניינים לבדוק את ההשפעה של רמת ביטוי הגן באדם על תוחלת החיים‪ .‬כיצד תבדוק‬
‫את רמת הביטוי ?‬
Download