לזכרו של דן תופיק
09/05/2021
פרופ' דן תופיק, מבכירי המדענים בישראל, נהרג השבוע בתאונה. תופיק עסק בחקר חלבונים. מחקרו התמקד בשיטות ״אבולוציה במבחנה״, על מנת להבין את הקשר שבין המבנה המרחבי של חלבון לבין הפעילות שלו, וכן על מנת לפתח תכונות חדשות בחלבונים קיימים.
דן תופיק נולד בירושלים להורים שעלו מעירק. הוא פנה ללימודים אקדמיים בגיל מאוחר יחסית, לאחר ששירת כקצין בצבא הקבע ולאחר שעבד בחברת הבנייה של משפחתו. אחרי שהשלים תואר ראשון ותואר שני באוניברסיטה העברית בירושלים, עבר למכון ויצמן, שם, בגיל 40, השלים דוקטורט בהנחייתם של פרופ׳ זליג אשחר ופרופ׳ מיכאל סלע, שניהם חתני פרס ישראל. עם סיום הדוקטורט עבר תופיק לקיימברידג׳ שבאנגליה, לפוסט-דוקטורט במעבדתו של פרופ׳ אלן פרשט, חוקר שזכה בפרסים רבים עבור מחקריו בהנדסת חלבונים. לאחר כמה שנים כפוסט-דוקטורנט וכחוקר עצמאי בקיימברידג׳ חזר תופיק אל מכון ויצמן, שם פתח מעבדת מחקר במחלקה לכימיה ביולוגית, לימים המחלקה למדעים ביומולקולריים. בשנת 2020 זכה בפרס א.מ.ת בתחום מדעי החיים [1,2].
מחקרו של תופיק התמקד בחקר של אנזימים, חלבונים שתפקידם זירוז תגובות כימיות בתאים, כגון פירוק מולקולות סוכר לצורך הפקת אנרגיה, חיתוך של חלבונים, ועוד. השאלה העיקרית שבה עסק הייתה מהו טבעו של הקשר בין המבנה התלת-ממדי של אנזים לבין הפעילות הביולוגית שלו. על מנת לענות על שאלה זו פיתחה קבוצת המחקר שלו שיטות של ״אבולוציה במבחנה״: משתמשים בתאים חיים כדי לייצר אנזים מסוים, ומניחים לתאים להתרבות במשך דורות רבים (כלומר כמה שבועות או חודשים). עם הזמן מתחילות להצטבר מוטציות ברצף חומצות האמינו, אבני הבניין שמרכיבות את האנזים, ותפקידם של החוקרים הוא לברור את האנזימים ששמרו על הפעילות המקורית. באופן הזה ניתן לקבל מידע רב על המבנה התלת-ממדי של האנזים ועד כמה הוא תלוי ברצף חומצות אמינו מדויק, על האתרים החשובים שבו ועל אודות הגורמים שמאפשרים לו לפעול.
ניתן להשתמש באותן הגישות כדי להקנות לאנזים פעילות ביולוגית אשר לא הייתה לו קודם לכן. כך לדוגמה, ניתן לקחת אנזים שבונה מולקולת DNA גדולה מאבני הבניין שלה (נוקלאוטידים) ולהקנות לו יכולת חדשה להרכיב גם מולקולות של RNA. באופן היפותטי, אפשר לייצר ככה מגוון רחב של אנזימים עם פעילות שרצויה לנו (לדוגמה, פירוק פלסטיק או פירוק כתמי נפט). אפשר להרחיב את השימוש בשיטות הללו גם כדי לייצר חלבונים נוספים, למשל נוגדנים סינתטיים אשר יזהו וינטרלו מטרה שאנחנו מעוניינים בה, כמו נגיף מידבק או תא סרטני, ועוד [3,4]. ישנן קבוצות מחקר שמשתמשות ב״אבולוציה במבחנה״ כדי לחזות מהן המוטציות שיכולות להקנות לנגיף הקורונה יתרונות בהישרדות או ביכולות הדבקה, ומתוך כך הן מסיקות אילו וריאנטים צפויים להתקבע באוכלוסייה אם יופיעו [5].
פרופ׳ דן תופיק היה חוקר פעיל ופורה עד למותו הפתאומי בתאונת טיפוס. ב-30 שנות הפעילות המדעית שלו הוא פרסם עשרות מאמרים והכשיר דורות של סטודנטים ומשתלמים, רבים מהם עובדים כחוקרים הן באקדמיה והן בתעשיית הביוטק. יהי זכרו ברוך.
מקורות וקריאה נוספת:
[2] קורות חיים מדעיים של פרופ׳ דן תופיק
[3] הרחבה אודות שיטות ״אבולוציה במבחנה״ בחקר חלבונים
[4] אתר המעבדה של פרופ׳ דן תופיק
[5] טיוטת מאמר בארכיב שבה השתמשו ב״אבולוציה במבחנה״ כדי לחקור התפתחות וריאנטים בנגיף הקורונה
ד״ר לביולוגיה ממכון ויצמן. כיום נמצאת בפוסט דוקטורט במחלקה לפתולוגיה באוניברסיטת אוקספורד. היא חוקרת את את משפחת האנזימים הרומבואידים ואת תפקידם במערכת החיסון.
