צוות חוקרים בראשות פרופסור-משנה מיטל לנדאו מהפקולטה לביולוגיה בטכניון, ביחד עם עמיתים מאוניברסיטת קליפורניה בלוס-אנג'לס (UCLA) ומאיצי החלקיקים בשיקגו ובגרנובל, צרפת, פיענח מבנה חדש של חלבון שלא היה ידוע עד כה.

במאמר על עבודת המחקר, שהתפרסם השבוע שעבר ב-Science, דיווח הצוות כי חשף סיב עמילואידי שמפריש החיידק האלים סטפילוקוק זהוב (Staphylococcus aureus) – אחד החיידקים האלימים ביותר הידועים כיום - בעת שהוא תוקף את תאי הגוף ומערכת החיסון שלו. התגלית, כך ציינו החוקרים, צפויה להוביל לפיתוח תרופה אנטיביוטית ייעודית חדשה שתתמודד עם החיידק הזה ביעילות רבה יותר.

הסטפילוקוק הזהוב התגלה בסוף המאה ה-19 בסקוטלנד. הוא שימש את אלכסנדר פלמינג בתרבית המפורסמת שלו שבה התגלה הפניצילין. חיידק זה עמיד כיום לסוגים רבים של אנטיביוטיקה ואחראי לחלק ממקרי ההדבקה המתרחשים בבתי החולים ובקהילה. שמו הלטיני, Staphylococcus aureus נובע מצורתו, המזכירה אשכול.

תיאור המבנה הגבישי של הסיב העמילואידי ממקור אנושי (מימין) ושל סיב העמילואיד בחיידק שהתגלה כעת (משמאל)

תיאור המבנה הגבישי של הסיב העמילואידי ממקור אנושי (מימין) ושל סיב העמילואיד בחיידק שהתגלה כעת (משמאל)

"רק אחרי כמה נסיעות למאיצי החלקיקים בגרנובל ובשיקגו הצלחנו לאמת את היותו עמילואיד מסוג חדש. מדובר בתגלית דרמטית ובשינוי פרדיגמה"

במחקר פוענח המבנה הגבישי - לראשונה ברזולוציה אטומית - שהוא כלי הנשק המסייע לחיידק בעת התקיפה. על הסיב העמילואידי לא היה ידוע עד כה. העמילואידים, חלבונים הידועים לשמצה בשל קישורם למחלות נוירו-דגנרטיביות כמו אלצהיימר ופרקינסון, יוצרים סיבים חלבוניים - מעין קורי עכביש. הם מאופיינים במבנה מסודר ויציב מאוד. יציבות זו מאפשרת להם להחזיק מעמד בתנאים קיצוניים שחלבונים רגילים לא שורדים בהם. אחת הדוגמאות המפורסמות היא מגפת "הפרה המשוגעת" שפרצה באנגליה בשנת 1986.

פרופסור-משנה לנדאו אמרה: "המחלה הזאת הפתיעה את הקהילה המדעית מפני שהגורם לה לא היה נגיף ולא חיידק אלא חלבון – שקיבל את השם פריון. הוא בעל מבנה של עמילואיד. פתאום התברר שגם חלבון יכול לעבור בין אורגניזמים, ובשל יציבותו הוא הדביק בני אדם דרך אכילת בשר נגוע. כלומר, הוא לא התפרק בשלבי עיבוד הבשר, בישולו ועיכולו".

חלבון הפריון של מחלת "הפרה המשוגעת", בדומה לכל העמילואידים שהתגלו עד כה, שייך לקבוצה בעלת מבנה הקרוי cross-ß. במחקר הנוכחי התגלה עמילואיד בעל מבנה חדש לגמרי, שקיבל את השם cross-α.

פרופ' משנה מיטל לנדאו (צילום: הטכניון)

פרופ' משנה מיטל לנדאו (צילום: הטכניון)

"ידענו שיש בידנו משהו ייחודי, אבל רק אחרי כמה נסיעות למאיצי החלקיקים בגרנובל ובשיקגו הצלחנו לאמת את היותו עמילואיד מסוג חדש. מדובר בתגלית דרמטית ובשינוי פרדיגמה", אמר פרופ'-משנה לנדאו.

לדבריה, הגילויים המתפרסמים כעת עשויים להוביל לפיתוח סוגי אנטיביוטיקה המבוססים על מנגנון פעולה חדש. מנגנון זה יפגע בחלבון (העמילואיד) וכך ינטרל לפחות את אחד מכלי הנשק החשובים של החיידק האלים. להערכתה, מאחר שאנטיביוטיקה זו לא תחסל את החיידק אלא רק תגדיל את פגיעותו, היא לא תוביל להתפתחות מהירה של עמידות חיידקית כלפיה.

"עמידות לאנטיביוטיקה מתפתחת בחיידקים בעקבות לחץ אבולוציוני. הברירה הטבעית מובילה להתפתחות של חיידקים שהאנטיביוטיקה לא מצליחה להרוג. אם נפחית את הלחץ על החיידק ולא נפגע בו אלא רק בהיבטים האלימים שלו, יתכן שהעמידות לאנטיביוטיקה לא תמהר להתפתח", אמרה.

פרופ' משנה לנדאו הוסיפה: "כעת האתגר שלנו הוא למצוא את החומר שיעכב את cross-α ויפרוק את החיידק מנשקו. בהיבט המדעי יש כאן שיעור חשוב נוסף: חשיבה מחוץ לקופסה הפותחת דלתות חדשות לעולם העמילואידים. פענוח מבנים חדשים עשוי להוביל לתובנות הקשורות גם למחלות נוירו-דגנרטיביות וגם לעמילואידים ה'טובים', המשתתפים בהגנה הטבעית של הגוף מפני זיהומים. ממצאים אלו יאפשרו פיתוח אמצעי הגנה מפני רעלנים בחיידקים ובפטריות".

פרופסור-משנה לנדאו היא בעלת תואר ראשון ברוקחות מהאוניברסיטה העברית, תואר שני בנוירו-ביוכימיה ותואר שלישי בביואינפורמטיקה מבנית מאוניברסיטת תל-אביב. את הפוסט-דוקטורט ביצעה באוניברסיטת קליפורניה לוס אנג'לס שם התמחתה במיקרו-קריסטלוגרפיה בקרני X ובעמילואידים הקשורים במחלת אלצהיימר.

בתום הפוסט-דוקטורט הגיעה למרכז לביולוגיה מבנית בטכניון, שהוקם ביוזמת חתן פרס נובל לכימיה פרופסור-מחקר אהרן צ'חנובר, בהשקעה של כ-5 מיליון דולר. פרופסור-משנה לנדאו זכתה במלגות ובמענקי מחקר רבים, ביניהם מענק ע"ש מרי קירי, מענק תכנית מרכזי המצוינות בישראל (ICORE), מלגת אלון ומענקי הקרן הדו-לאומית ישראל-ארה"ב, הקרן הלאומית למדע וקרן ישראל-גרמניה (DIP).