Translating covid19 related

כתב איגור אוליצקי ממכון ויצמן

ביולוגיה מולקולרית של הקורונה לכבוד שבת: מה הדבר המולקולרי הכי מדהים (אותי) שהוירוס הזה עושה?

תקציר פרק קודם: הנגיף הוא רנ״א ולכן במקום שרשרת הפיקוד דנ״א->רנ״א->חלבון שהתאים שלנו פועלים בה, הקורונה משתמש ברנ״א->חלבון (מסתמך לחלוטין על מנגנונים שכבר קיימים בתא המודבק) ורנ״א->רנ״א (כדי להשתכפל, מנגנון ויראלי ייחודי שתרופות רבות מנסות לתקוף).

איזה בעיה יש בזה? התאים שלנו בנויים לייצר מרנ״א אחד חלבון אחד. חיידקים לפעמים עושים הרבה חלבונים מרנ״א אחד (וכך לעיתים גם וירוסים אחרים) אבל המנגנון התאי הפנימי הוא די קשיח. הקורונה צריך לייצר כ28 חלבונים שונים, ויש לו רק רנ״א אחד כשהוא מדביק את התא. בעיה.

איך פותרים את הבעיה? בשתי צורות. צורה ראשונה - מייצרים חלבון אחד ארוך (כמו גליל סושי) שמכיל 16 חלבונים מחוברים זה לזה וחותכים לחתיכות שמייצרות 16 חלבונים שונים (בכמויות שוות). חלק מהחלבון הארוך הוא גם זה שמבצע את החיתוך. גם חלבונים רגילים שלנו עושים את זה לפעמים, אבל לרוב חותכים ל-2, אף פעם לא ל16. 16 חלבונים אלה הם הקו הראשון של הוירוס, זה שתפקידו הוא להשליט כאוס בתא, וגם לייצר את התשתית לחלק השני, שהוא היותר קשה (ויותר מרשים). הגל השני מכיל חלבונים שחשובים לייצור של וירוסים חדשים.

מה התת-בעיה השנייה? ייצור החלבונים (באמצעות ריבוזום) הוא כמו קריאת ספר. הריבוזום קורא את הספר מהתחלה, מחפש ״מילת פתיחה״ וממשיך לקרוא (ולגדל חלבון) עד למילת סוף. הדגש הוא שהספר נקרא תמיד מהתחלה והסוף הוא בגדול מוחלט, הריבוזום לא מוכן להמשיך אח״כ וליצור עוד חלבון. אז לקורונה יש בעיה, כי בשלב השני של ההדבקה, הוא כבר לא כל כך צריך את ה16 חלבונים הראשונים, הוא צריך את ה12 הנותרים. הוא צריך איכשהו לגרום לריבוזום לבנות חלבון לפי הוראות שלא נמצאות בתחילת הספר, אלא בחצי השני של הרנ״א שלו. תת-בעיה שלישית - הוא לא רוצה לייצר כמויות זהות של כל החלבונים הללו (16 חתיכות הסושי לעיל ייוצרו כולן בכמות זהה). יש חלבונים שצריך הרבה מהם ויש כאלה שצריך קצת, וחבל לבזבז משאבים, הקורונה רוצה לחלוב את התא עד הסוף ולייצר כמה שיותר ויריונים חדשים וחמודים.

מה עושים? כאן נכנס המנגנון המדהים (שאם נבין בדיוק איך הוא עובד, שזה משהו שאולי ננסה לחקור, יכול להיות שיכול להיות יעד לפיתוח תרופות, כי הוא ספציפי מאוד לנגיף).

הוירוס משתמש ביכולת שלו לייצר רנ״א על בסיס תבנית רנ״א. ז״א ביכולת שלו לקרוא את הספר (מהסוף להתחלה הפעם) ולהעתיק את מה שכתוב בו. אז הוא מתחיל להעתיק את הספר מהסוף, אבל בנקודות מסויימות (בדיוק די מדהים), הוא פתאום קופץ מאמצע הספר לנקודה מאוד ספציפית בעמוד הראשון. כך נוצר העתק של הספר, אבל במקום שהספר יתחיל מפרק א׳ (אותו חלבון ענק שמיוצר בהתחלה ההדבקה), פתום הספר מתחיל בפרק י״ג, או בפרק י״ד, או בפרק כ״ב. הקפיצות הללו גם קורות בהסתברויות שונות, וככה אם יש חלבון שרוצים לייצר ממנו הרבה, קופצים הרבה פעמים מתחילת הפרק שלו לתחילת הספר (=מייצרים הרבה עותקים שמתחילים בפרק שבו מיוצר החלבון הזה). המנגנון הזה (discontinous transcription) לא קיים בשום מקום אחר בטבע, לפחות לא ידוע לי משום מקום אחר. גם לא יודעים באמת איך הקסם הזה עובד.

אח״כ יש עוד בעיית משנה שבה הנגיף צריך לארוז לתוך הוירוסים החדשים רק את הספרים המלאים ולא את ההעתקים שנוצרו. את זה להבנתי לא מבינים בכלל. מדהים!

והערה כללית - למרות שכשליש ההצטננויות הן מנגיפי קורונה, ולמרות שהSARS היה כאב ראש רציני, לא חקרו כמעט את הוירוסים האלה עד היום. בעיקר כי הSARS היה תופעה מאוד קצרה ומאוד אסייתית (כל המאמרים עליו כמעט מקבוצות סיניות. רוב המאמרים בעיתונים נידחים ובקושי מצוטטים). וירולוגיה בכלל היא תחום שיש בכל אוניברסיטה בארץ (ובעולם) כיום מספר קטן מאוד של מעבדות פעילות (במכון ויצמן יש בערך אחת, מעולה). כנראה ישתנה, לפחות זמנית בשנים הקרובות. בדיעבד אפשר לומר שאם בעשורים האחרונים היו משקיעים 3% ממה שהשקיעו בחקר הסרטן או אלצהיימר בחקר וירוסים אולי מצבנו היום היה יותר טוב. אבל כולנו חכמים בדיעבד.