כיצד מצליחים יצורים חד-תאיים לחיות בסביבות שהטמפרטורה בהן עולה על 80 מעלות צלזיוס, כמו לועי הרי געש או מעיינות חמים?
צוות מחקר ממכון ויצמן למדע, בהובלת פרופ' שרגא שוורץ, הצליח לראשונה לחשוף את המנגנון המולקולרי שמאפשר זאת. הממצאים, שפורסמו בכתב-העת Cell, מצביעים על כך ששינויים עדינים אך מדויקים במבנה הריבוזום - מפעל ייצור החלבונים בתא - מאפשרים לאותם יצורים להסתגל לתנאים קיצוניים.
השיטה החדשה, שפותחה על ידי ד"ר מיגל א. גרסיה קמפוס במעבדתו של פרופ' שוורץ, מאפשרת לבדוק 16 סוגי תיקוני עריכה בעשרות דגימות במקביל - פריצת דרך שאפשרה להשוות את דפוסי העריכה בעשרה מינים חד-תאיים קיצוניים, לרבות שלושה היפרתרמופילים. התברר כי ככל שתנאי המחיה חמים יותר, כך הריבוזומים באותם יצורים מכילים יותר תיקוני עריכה.
"בעוד שבמינים רגילים תיקוני העריכה קבועים, אצל ההיפרתרמופילים כמעט מחצית מהמודיפיקציות משתנות בהתאם לטמפרטורת הסביבה", מסביר פרופ' שוורץ. עוד מתברר כי שני סוגי עריכה - מתילציה ואצטילציה - מופיעים לרוב יחד, ומחזקים משמעותית את יציבות מולקולת האר-אן-אי כאשר הם משתלבים.
בהמשך חברו החוקרים לקבוצת מחקר שביצעה הדמיה תלת-ממדית של הריבוזום באמצעות מיקרוסקופיה אלקטרונית בהקפאה עמוקה. כאשר האנזים שמבצע מתילציה הופעל בטמפרטורות גבוהות, אותרו שינויים מבניים שחיזקו את יציבות הריבוזום ו"סתמו" חללים במבנה.
הממצאים מציעים תובנות חדשות על תהליכי עריכת האר-אן-אי ופותחים פתח לפיתוח טכנולוגיות רפואיות ותעשייתיות מתקדמות, לרבות שיפור תרופות. "שינויי עריכה אינם מבודדים, ויש לראותם כקוד רציף", מדגיש פרופ' שוורץ. "השיטה שפיתחנו צפויה להרחיב את גבולות המחקר בתחום".