המעבדה להנדסת אברונים חסרי ממברנה

ד"ר דן ברכה

המחקר במעבדה מתמקד בחקר ובהנדסת אברונים חסרי ממברנה תוך תאיים הנוצרים כתוצאה מהפרדת פאזות מיימיות. תהליך זה מחולל מהפכה בהבנתנו את הביולוגיה התאית ומהווה עקרון בסיסי ליצירת סדר דינמי בתכולה התאית ולוויסות משימות ביוכימיות מורכבות, החל משעתוק, ביוסנטזת ריבוזומים, וחלוקת התא ועד לוויסות כניסה ויציאת ביו-מולקולות מגרעין התא, שינוע RNA, תיקון נזקים גנטיים וארגון מרחבי של הגנום. עוד נראה שכשהבקרה על הפרדת הפאזות יוצאת משליטה, עקב מוטציות או סיגנלים סביבתיים, אותן אבני בניין ביולוגיות (לרוב חלבונים חסרי מבנה,Intrinsically disordered proteins) המקדמות היווצרות של פאזות נוזליות פיסיולוגיות עלולות להוביל להיווצרות אגרגטים חלבוניים פתולוגיים. גופיפים בלתי מסיסים אלו מהווים סימן היכר למספר רב של מחלות נוירו-דגנרטיביות כגון אלצהיימר, פרקינסון ו ALS אשר הטריגר והמנגנון להיווצרותם אינו ידוע.

הפרדת פאזות תוך תאיות נפרדות ע"י אקטיבציה של החלבון FUS המעורב ב ALS (שמאל) וקונדנסציה של דנ"א צפוף (ימין)

על מנת לחקור תהליכים פיזיקו-כימיים אלו בסביבה התאית, נדרשים כלים ושיטות שונים באופן מהותי מאלו של הביולוגיה הקלאסית, כאלו שיאפשרו שליטה ברמת האברון ובכוחות המניעים את התארגנותם העצמית. המחקר שלנו מתרכז בפיתוח כלים ושיטות תוך תאיים ופלטפורמות סינטטיות חדשניות לחקר ולהנדסת גופיפים נוזליים ולמיפוי ושליטה על מעברי פאזה ביולוגיים לצורך הבנת המנגנונים התאיים שמכתיבים את פעילותם הפיסיולוגית ואת אי-תפקודם במחלות אגרגטיביות ובסרטן. בעוד שהמנגנונים הביולוגים שבבסיס הפרדת הפאזות התוך תאיות אינו ברור, היכולת של גופיפים אלו לחוש, לעבד, ולהגיב במהירות לסיגנלים סביבתיים מעניקה להם יתרונות אבולוציוניים משמעותיים ובעלי פוטנציאל רב לשימושים ביוטכנולוגיים, ביו-רפואיים ותראפויטיים .

קישור לאתר המעבדה: https://danbracha.weebly.com