מחקר בתולעים: החלשת תהליך UFMylation שיפרה את הטיפול בחלבונים פגומים והאריכה חיים

מחקר בתולעים מהאוניברסיטה העברית מראה כיצד תהליך תאי בשם UFMylation משפיע על הטיפול בחלבונים פגומים. כאשר החוקרים הפחיתו את פעילותו, התולעים סבלו פחות משיתוק, נעו טוב יותר וחיו זמן רב יותר.

מה קורה לחלבונים בתאים מזדקנים

עם הגיל, התאים מתקשים יותר לטפל בחלבונים פגומים. חלבונים כאלה מאבדים את צורתם התקינה ונוטים להיצמד זה לזה. בעקבות זאת הם יוצרים גושים העלולים לפגוע בתאי עצב. תהליך כזה מאפיין מחלות כמו אלצהיימר (Alzheimer's) והנטינגטון (Huntington's).

צוות בהובלת פרופ' אהוד כהן (Ehud Cohen) מהפקולטה לרפואה של האוניברסיטה העברית בחן מנגנון תאי פחות מוכר. שמו UFMylation, והוא אחד השינויים שהתא מבצע בחלבונים לאחר ייצורם. בתהליך הזה התא מצמיד מולקולה קטנה לחלבונים מסוימים. כך הוא משנה את תפקודם.

"ככל שאנו מזדקנים, התאים שלנו הופכים פחות יעילים בטיפול בחלבונים פגומים ושגויי קיפול", אומר כהן. המחקר ראה אור בכתב העת Nature Communications.

ניסויים בתולעים: פחות שיתוק וחיים ארוכים יותר

החוקרים עבדו עם התולעת הזעירה C. elegans, מודל נפוץ בחקר ההזדקנות. חלק מהתולעים ייצרו עמילואיד בטא (amyloid-beta), חלבון הקשור לאלצהיימר. תולעים אחרות ייצרו חלבונים חריגים, הדומים לאלה שבמחלת הנטינגטון. אצל חלקן החלבונים האלה הופיעו בתאי העצב.

לאחר מכן הצוות הפחית את פעילות ה-UFMylation בתולעים. במודל האלצהיימר, שיעור השיתוק ירד בכ-35% ביום ה-12 של הבגרות. ההשוואה הייתה לתולעי ביקורת מאותו זן. בנוסף, תולעים שנשאו חלבונים דמויי הנטינגטון נעו טוב יותר, גם כאשר החלבונים הופיעו בתאי עצב.

גם אורך החיים השתנה. בתולעים שנשאו עומס של חלבונים רעילים, ההפחתה האריכה את החיים בכ-13% לעומת תולעים ללא טיפול. כלומר, השינוי לא רק הקל על הסימפטומים, אלא השפיע גם על ההישרדות.

כך התאים מתמודדים טוב יותר עם חלבונים פגומים

כדי להבין את המנגנון, החוקרים השתמשו בניתוח חלבונים מתקדם. הם זיהו 155 חלבונים שה-UFMylation משפיע עליהם. ההפחתה חיזקה כמה מערכות לטיפול בחלבונים בבת אחת.

ראשית, היא שיפרה את בקרת האיכות של חלבונים חדשים. שנית, היא צמצמה את היווצרות הגושים. לבסוף, היא הגבירה את הפירוק והפינוי של חלבונים פגומים במערכת היוביקוויטין-פרוטאזום (ubiquitin-proteasome system).

לפי המאמר, שני גורמי שעתוק, DAF-16 ו-SKN-1, חיוניים להשפעות המגינות. החוקרים גילו גם שה-UFMylation משתנה עם הגיל. אצל תולעים מבוגרות, חלק מחלבוני המטרה עוברים יותר שינוי כזה, ואחרים פחות. "שינוי פעילות ה-UFMylation יכול לחזק את יכולת התא להתמודד עם החלבונים המזיקים האלה", מסביר כהן.

עדיין רחוק מטיפול

החוקרים מדגישים שזהו מחקר בתולעים, לא ביונקים או בבני אדם. יתרה מזאת, בניסויים בתאים אנושיים, הסרה מלאה של התהליך דווקא פגעה ביכולת התאים לטפל בחלבונים פגומים. לכן ה-UFMylation אינו פשוט מנגנון מזיק. גישה עתידית תצטרך כנראה כיוונון זהיר שלו, ולא חסימה מלאה.

"אנחנו עדיין רחוקים מתרגום הממצאים לטיפול", אומר כהן. השלב הבא הוא לבדוק אם אותם מנגנונים פועלים גם בתאי עצב של יונקים ושל בני אדם. במחקר השתתפו גם חוקרים מהמכון הלאומי למדעים ביולוגיים (NIBS) בבייג'ינג.

שאלות ותשובות

מהו UFMylation?

זהו תהליך שבו התא מצמיד מולקולה קטנה לחלבונים מסוימים לאחר ייצורם. השינוי הזה משפיע על תפקוד החלבונים. במחקר הנוכחי, הוא השפיע על 155 חלבונים בתולעים.

למה החוקרים השתמשו בתולעים?

התולעת C. elegans היא מודל נפוץ בחקר ההזדקנות. היא חיה זמן קצר, ולכן אפשר לעקוב אחר כל חייה בניסוי אחד. בנוסף, אפשר להנדס אותה כך שתייצר חלבונים הקשורים למחלות אנושיות.

האם הממצאים מובילים לתרופה לאלצהיימר?

לא בשלב זה. החוקרים עצמם אומרים שהם רחוקים מטיפול. מעבר לכך, הסרה מלאה של התהליך פגעה בתאים אנושיים, ולכן כל גישה עתידית תדרוש איזון עדין.

מה השלב הבא במחקר?

הצוות מתכנן לבדוק אם אותם מנגנונים פועלים גם בתאי עצב של יונקים ושל בני אדם.

המאמר המדעי

Aging-associated modulation of UFMylation impairs proteostasis in C. elegans, Nature Communications 17, 5855 (2026).

עוד בנושא באתר הידען

• החלבון שאשם (לפעמים) במחלת אלצהיימר
• למנוע את שקיעת העמילואדים באלצהיימר
• כיצד לפרק גושי חלבונים שאינם מקופלים כהלכה
• בתולעים: מערכת העצבים מסייעת להגן על תאי הרבייה
• מחקר ישראלי: ספין אלקטרונים והקשר לאלצהיימר

מקור: הודעה לעיתונות של האוניברסיטה העברית (British Friends of the Hebrew University)