מדענים ומדעניות גילו במוחותיהם של עכברים RNA מסוג שלא היה מוכר למדע. המולקולות שהתגלו נשארו יציבות בתאי עצב במוח כל משך חייהם של העכברים, בשונה ממה שהיה ידוע עד כה, שלמולקולות RNA משך חיים קצר. המולקולות שהתגלו מכונות long-lived RNA, ונראה שתפקידן לספק הגנה על הגנום בגרעינים של תאי עצב, שאינם מתחדשים. הממצאים מבססים את חשיבותן של מולקולות אלו, שמשך חייהן ארוך,לשמירה על תפקוד התא ובריאות המוח.

מולקולת ה-RNA (ראשי תיבות של "חומצת גרעין ריבוזית" – RiboNucleic Acid) היא שרשרת ארוכה של נוקלאוטידים המורכבים מסוכר (ריבוז), קבוצת זרחן, ובסיס חנקני – אדנין, אורציל, גואנין או ציטוזין [1].
מולקולת ה-RNA הכי "מפורסמת" היא אולי RNA שליח (mRNA), אשר מעבירה מידע מהחומר התורשתי, ה-DNA, לתהליך ייצור החלבונים, האחראים לרוב תהליכי החיים בתא. במילים אחרות, mRNA "מתרגם" את הקוד הגנטי לחלבון [2].

אולם ה-mRNA הוא רק חלק קטן מכלל ה-RNA: כ-97% ממולקולות ה-RNA ביצורים אאוקריוטיים (כל היצורים החיים למעט חיידקים וארכאונים) אינו מקודד לחלבונים כלל. אלו נקראות מולוקולת RNA שאינן מקודדות – ncRNA, והן מעורבות בתהליכי בקרת ביטוי גנים ובקרת ייצור חלבונים, עיבוד RNA ותהליכים נוספים הקריטיים לחיי התא.

בניגוד ל-DNA, שהוא יציב ועובר תהליכי תיקון ללא הרף, RNA מאופיין במשך חיים קצר. מולקולת ה-RNA עוברת פירוק עצמי מהיר, ואורך חייה הוא כמה דקות. לעומת זאת, מולקולת DNA יכולה לשרוד אלפי שנים.

מאמר מפתיע שפורסם בכתב העת Science באפריל השנה מציג את ה-RNA באור חדש: מדענים גילו שמולקולות RNA מסוימות בגרעין תאי המוח בעכברים נשמרות כל משך חייו של העכבר [3].

צוות המחקר סימן את כל מולקולות ה-RNA שנוצרו זמן קצר לאחר לידתם של העכברים בסמן פלואורסצנטי. כך התאפשר מעקב באמצעות צילומי מיקרוסקופ בזמנים שונים בחיי העכברים. החוקרים מדדו את ריכוז המולקולות המסומנות, בחנו את הרכבן וניתחו את מיקומן. בין המולקולות המסומנות זיהו המדענים קבוצה של מולקולות RNA שנשארו יציבות לאורך חייהם של העכברים. מולקולות אלו, שהחוקרים כינו בשם LL-RNA (קיצור של long-lived RNA), נמצאו בתוך הגרעינים של תאי העצב במוחותיהם של העכברים. בניגוד לרוב התאים בגוף האדם, המתחדשים באופן קבוע כדי לשמור על חיוניות האיברים, רוב תאי העצב במוח אינם מתחדשים. לכן יש חשיבות רבה יותר לכך שתאים אלו יישמרו במצב תקין לחלוטין. תפקוד בלתי תקין או מוות של תאי עצב הם גורם מרכזי המעלה את הסיכון למחלות ניווניות כגון אלצהיימר. לפיכך, הבנה טובה יותר של האופן שבו תאי עצב מתפקדים ללא התחדשות היא חיונית להבנת ההתפתחות של מחלות כאלו ולמציאת טיפולים חדשים נגד תהליכי ההזדקנות של תאים.

החוקרים מצאו כי ריכוז ה-LL-RNA בעכברים בני שנה היה נמוך מעט בהשוואה לוולדות. עם זאת, גם אצל עכברים בני שנתיים נותרו מוקולות LL-RNA ניתנות לזיהוי, מה שמעיד על יציבותן.

המדענים ניסו להבין מהו תפקידו של ה-LL-RNA ביכולתו של התא להאריך ימים. הם גילו שמולקולות ה-LL-RNA בתאי העצב מורכבות משרשראות של mRNA ו-ncRNA שמצטברות בגרעין התא. גרעין התא מכיל DNA וחומרים נוספים, שקובעים ביחד אילו חלקים בגנום יתבטאו ויובילו ליצירת חלבונים. אחד הגורמים המשמעותיים בבקרה זו הוא מידת הדחיסות של אזור מסוים ב-DNA בתוך הנפח הקטן של הגרעין [4]. במחקר הנוכחי הדגימו המדענים שכאשר הם גרמו לירידה בכמות של LL-RNA בתרבית של תאי עצב, נוצרו בעיות בדחיסה של ה-DNA בתוך הגרעין (בהטרוכרומטין) ונפגעה יציבות הגנום.

מהמחקר עולה כי ייתכן של-LL-RNA יש תפקיד בשמירה על יציבות הגנום, אך המנגנון המדויק עדיין אינו ברור. נראה כי ה-LL-RNA יוצר עם חלבונים מסוימים בגרעין התא מבנה יציב שמקיים אינטראקציה עם ה-DNA באזורים שבהם הוא ארוז בצפיפות גבוהה, וכך הוא מווסת ביטוי גנים ומשפיע על תפקוד המוח בטווח הארוך. נדרש מחקר נוסף כדי למצוא את מנגנון הפעולה והמאפיינים הביולוגיים של מולקולות RNA מאריכות ימים אלו.

בעוד תוחלת החיים הטיפוסית של עכבר היא שנתיים וחצי, תוחלת החיים הממוצעת של בני אדם היא כשבעים שנה. עולות, אם כן, השאלות האם יש מקביל ל-LL-RNA אצל בני אדם, וכיצד ניתן למצוא אותו. בהנחה שאכן יימצא, הבנת תפקידו של ה-LL-RNA עשויה להוביל לתובנות לגבי הפרעות נוירולוגיות והזדקנות המוח ולהציע אפיקים חדשים למחקר ולהתערבויות טיפוליות פוטנציאליות.

עריכה: סמדר רבן

מקורות והרחבות

[1] על מבנה ה-RNA ותפקודו

[2] חומצה בהפתעה – פוסט הכולל הסבר על תרגן הקוד הגנטי לחלבונים

[3] המאמר המקורי ב-Science

[4] מאמר על יצירת הטרוכרומין