לתאי גזע עובריים, המופקים מעוברים בני מספר ימים לפני שלב ההשרשה ברחם, יש יכולת חלוקה אינסופית ופוטנציאל התמיינות לכל סוגי התאים והרקמות. מצב זה מכונה "פלורי-פוטנטיות".  תהליך ההתמיינות מושרה על-ידי חומרים שונים - ישנם חומרים המעודדים התמיינות לתאי שריר, אחרים מעודדים התמיינות לתאי עצב, וכן הלאה. 

במהלך התמיינותם מתחילים תאי הגזע העובריים להשתיק את הגנים הדרושים לקיום המצב הפלוריפוטנטי, ובמקביל הם מתחילים לבטא בהדרגה גנים הדרושים להתמיינות. אבל תהליך זה לוקח זמן, לעתים מספר שבועות, וכשתאים רק מתחילים להתמיין, הם עדיין "לא יודעים" למה יהפכו בעתיד, ולפיכך הם מתחילים להפעיל ברמה נמוכה יחסית מגוון גנים התפתחותיים, שרובם לא יידרשו בהמשך. כאשר גן מתבטא, נוצר תחילה mRNA) – messenger RNA) מתבנית ה- DNA בדרך ליצירת חלבון. לפיכך, בראשית תהליך ההתמיינות יכילו התאים המתמיינים תעתיקים רבים של mRNA, הקשורים לסוגים שונים של כיווני התמיינות, ובהמשך הדרך הם יצטרכו להיפטר מחלקם. 

בעבודה זו, שהתפרסמה בכתב העת Developmental Cell, מצאנו שמנגנון הפירוק של התעתיקים ההתמיינותיים הללו מבוסס על שיתוף פעולה בין שני חלבונים: 

במהלך ההתמיינות יוצא XRN2 מהגרעין אל תוך גופיפים ציטופלסמטיים זעירים (ראו תמונה), ושם הוא מזרז את פירוקם של אלפי תעתיקי ה- mRNA. 

החלבון XRN2 הינו חלבון חיוני, והתאים אינם יכולים להתקיים בלעדיו. לעומת זאת, את CAPRIN1 ניתן להוציא מן הגנום בתהליך המכונה "נוקאאוט" (knockout). בשלב הפלורי-פוטנטי של תאי הגזע העובריים כמעט ואין השפעה לחסרונו של CAPRIN1, אבל בהעדרו התאים אינם מצליחים להתמיין כראוי. בחינה של קצבי הפירוק של כל תעתיקי ה- mRNA בתא הראתה שרובם הגדול עובר ייצוב בהעדר CAPRIN1, כלומר CAPRIN1 דרוש לפירוקם במהלך ההתמיינות המוקדמת. 

מיפוי החלבונים הקושרים את CAPRIN1 הוביל לזיהויו של חלבון אחד ויחיד שיודע לפרק  mRNA, הלוא הוא XRN2. בהעדר CAPRIN1 נשאר חלבון XRN2 בגרעין, ואינו יוצא אל אותם גופיפים ציטופלסמטיים, אשר בהם, ככל הנראה, מתרחש פירוק ה- mRNAבמהלך ההתמיינות.

לאחרונה תוארו שתי מחלות הנגרמות על-ידי מוטציות בחלבון ה-CAPRIN1. ללוקים במחלות אלה יש בעיות בהתפתחות תקינה של מערכת העצבים, והם סובלים מליקויים בהתפתחות השפה, הפרעות קשב וריכוז והפרעות הספקטרום האוטיסטי. 

ההבנה כי CAPRIN1 מעורב בפירוק של mRNAs במהלך ההתפתחות העוברית יכולה להביא לפריצות דרך באשר לטיפול אפשרי במחלות אלה ובמחלות נוספות, הקשורות למנגנוני פירוק mRNAs בתא.

 

קיראו את המאמר