יום שבת , אוקטובר 21 2017
heesen
דף הבית / זנים חדשים לירקות ופירות / עגבנייה בעור סלק: בריאה יותר, עמידה יותר, סגולה יותר
צילום: מכון ויצמן למדע

עגבנייה בעור סלק: בריאה יותר, עמידה יותר, סגולה יותר

חגיגת הצבעים בממלכת הצמחים היא לא רק חגיגה לעיניים. פיגמנטים צבעוניים מושכים חרקים מַאֲבִיקִים אל הפרחים, מגינים על הצמחים מפני מחלות, ומגבירים את הישרדותם בדרכים רבות נוספות. גם עבור בני האדם יש לפיגמנטים אלה ערך רב: הם מועילים לבריאות, ונמצאים בשימוש בתעשיות המזון והתרופות. מחקר חדש במכון ויצמן למדע, אשר פורסם באחרונה בכתב-העת המדעי רשומות האקדמיה הלאומית למדעים של ארה”ב (PNAS), סולל את הדרך לפיתוח יישומים על בסיס בטלאינים – פיגמנטים צמחיים בצבעי אדום-סגול וצהוב.

את הבטלאינים יוצרים בטבע צמחי מאכל מעטים, ובראשם סלק, פירות של קקטוסים (כולל הפרי של צבר מצוי, “סברס”), וכן פרחים מסוימים, כגון בוגנוויליה. הבטלאינים נדירים יחסית בהשוואה לקבוצות אחרות של פיגמנטים צמחיים, ועד כה היה ידוע מעט מאוד על אופן היווצרותם. פרופ’ אסף אהרוני מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה, וד”ר גיא פולטורק, אז תלמיד מחקר, יחד עם חברי קבוצה נוספים, השתמשו במחקרם בשני צמחים המייצרים בטלאינים: סלק אדום (Beta vulgaris), וצמח המכונה “מלכת הלילה” (לילנית רבגונית, Mirabilis jalapa). באמצעות טכנולוגיות גנומיות מתקדמות הם הצליחו לגלות גן חדש המעורב ביצירת בטלאינים, ומצאו אילו תגובות ביוכימיות הופכות בצמח את חומצת האמינו טירוזין לבטלאינים.

פרסום

על מנת לבחון את ממצאיהם, פיתחו המדענים שמרים מהונדסים גנטית אשר מייצרים בטלאינים. לאחר מכן ניגשו לאתגר האולטימטיבי: לגרום לצמחי מאכל אשר אינם מייצרים בטלאינים באופן טבעי, לייצר פיגמנטים אלה. ההצלחה זהרה בצבעים ססגוניים: המדענים ייצרו תפוחי אדמה, עגבניות וחצילים בצבע אדום-סגול. יתר על כן, הם הצליחו לשלוט במדויק באילו רקמות של הצמח יוצרו הבטלאינים. כך, למשל, הפיגמנט צָבַע אך ורק את פרי העגבנייה, ולא את הגזע או העלים.

בעזרת גישה זו גרמו המדענים לכך שפטוניות לבנות הצמיחו פרחים בצבע סגול בהיר, וצמחי טבק הצמיחו פרחים בצבעים שונים – מצהוב ועד כתום-ורוד. הם השיגו בכל פעם את הגוון הרצוי בכך שגרמו לגנים הקשורים לפיגמנט להתבטא בשילובים שונים. ממצאים אלה עשויים לעזור לפיתוח צמחי נוי בצבעים לא-שגרתיים, על פי דרישה.

אולם, מלבד השינוי בצבע היו ליצירת הבטלאינים גם יתרונות בריאותיים: הפעילות נוגדת החימצון ברקמת העגבניות המהונדסות הייתה גבוהה ב-60% בהשוואה לעגבניות רגילות. “בזכות הממצאים הללו”, אומר פרופ’ אהרוני, “אפשר יהיה בעתיד לגרום לכך שצמחי מאכל ייצרו בטלאינים, על מנת להגביר את ערכם התזונתי”. יתר על כן, המדענים גילו כי הבטלאינים מגינים על הצמח מפני פטריית “העובש האפור” (Botrytis cinerea), הגורמת מדי שנה נזק של מיליארדי דולרים לחקלאות העולמית; בצמחים המהונדסים זינקה העמידות לעובש זה ב-90%.

במהלך המחקר – שהיו שותפים לו נועם גרוסמן, ד”ר יונגהוי דונג, מרגריטה פלינר וד”ר אילנה רוגצ’ב מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה, וד”ר מגי לוי, ד”ר דוד ולה-קורסיה ועדי נודל מהאוניברסיטה העברית בירושלים – יצרו המדענים גרסאות בטלאינים אשר אינן קיימות בטבע. ד”ר פולטורק מסביר את משמעות הממצא: “ייתכן שיתברר כי חלק מהפיגמנטים החדשים יציבים יותר מהבטלאינים הטבעיים. הדבר יכול להועיל רבות לתעשיית המזון, אשר משתמשת רבות בבטלאינים כצבעי מאכל טבעיים. כך, למשל, יוגורט תות אדום נצבע באמצעות בטלאינים שמקורם בסלק”.
הממצאים יכולים לשמש גם את תעשיית התרופות. החוליה הראשונה בשרשרת הייצור של בטלאינים היא הפיכת הטירוזין לחומר כימי הקרוי L-DOPA. מלבד היותו תרופה בפני עצמו, חומר זה משמש בסיס להפקת תרופות אחרות – בייחוד משככי כאבים אופיאטיים כמו מורפין וקודאין. לכן, ייתכן שאפשר יהיה להנדס צמחים וחיידקים כך שימירו את הטירוזין ל- L-DOPA – ובכך ייהפכו למקור לחומר חשוב זה.

גילוי לב: סרטונים המתעדים עוּבָּרי תרנגולות חושפים קיומם של תאים מיוחדים הממלאים תפקיד מכריע בהתפתחות הלב ומערכת כלי הדם

מערכת הלב וכלי הדם היא אחת ממערכות האיברים הראשונות אשר נוצרות בגוף. הסיבה לכך היא מפני שהעוּבָּר המתפתח זקוק לכלי דם לשם הסעת החמצן וחומרי ההזנה הדרושים לגדילתו. למעשה, העובדה שתהליך זה מתחיל כה מוקדם בהתפתחות העובר, תורמת לכך שהמדענים ניצבים עדיין בפני שאלות רבות שאין להן מענה בנוגע למקור הלב וכלי הדם הפרימיטיביים. אחת השאלות המרכזיות היא: כיצד נוצרים והיכן נמצאים תאי-האב, אותם תאים ראשונים המיועדים להיות חלק ממערכת הלב וכלי הדם?

ד”ר ליעד זמיר, תלמיד מחקר לשעבר במעבדתו של פרופ’ אלדד צחור מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון ויצמן למדע, פיתח שיטה לדימות של תאי-האב המוקדמים ביותר של מערכת הלב – באמצעות סרטונים העוקבים בזמן אמת אחר תאים אלה לאורך התפתחות העובר. ד”ר זמיר חקר את התהליך בביצי עוף מופרות, שבהן נוצרת רשת מורכבת של כלי דם בתוך שק החלמון לצורך הזנת העובר. ממצאי המחקר פורסמו באחרונה בכתב-העת המדעי המקוון eLife.

תוך שיתוף פעולה עם מעבדתו של פרופ’ ריצ’רד הארווי, ממכון המחקר על-שם ויקטור צ’אנג ואוניברסיטת ניו סאות’ ויילס שבאוסטרליה, התמקדו צחור וזמיר בגן הנקרא Nkx2-5. גן זה מקודד גורם שיעתוק – חלבון רגולטורי המבקר את התבטאותם של מערכים שלמים של גנים אחרים; במקרה זה, הגנים המעורבים בהתפתחות הלב. “כאשר משתיקים את Nkx2-5 בעובר העכבר, התוצאה היא ליקויים חמורים בכלי הדם ובלב”, אומר צחור. “אבל רק באחרונה הגן נקשר גם להתפתחות כלי דם. המחקר החדש גילה, כי בנוסף להכוונת התפתחות הלב, Nkx2-5 ממלא תפקיד מרכזי בהתפתחות הראשונית של כלי הדם המוקדמים, ובהיווצרות תאי הדם הראשונים. תפקיד זה אינו תלוי בתפקידיו בלב”.

תוך התבוננות בראשית ההתבטאות של Nkx2-5 בעוברי תרנגולות, ובהמשך בעכברים, גילה צוות המחקר את קיומם של תאי אב אשר נקראים המנגיובלסטים (hemangioblasts). תאים אלה הם המקור של הדם ושל תאי האב הווסקולריים, התאים שמהם יתפתחו כלי הדם. תאים ייחודיים אלה נוצרים מן המזודרם, שכבת התאים האמצעית שמופיעה בעובר המתפתח בשלב הגסטרולציה. בעבר התווכחו מדענים בלהט בקשר לעצם קיומם של המנגיובלסטים, ואם הם קיימים, לגבי תפקידם האפשרי.
בסרטונים יכלו החוקרים לראות את ההמנגיובלסטים נעים בעובר ומייצרים “איי דם”. הם הופתעו לראות כי חלק מההמנגיובלסטים נעו אל הלב, שם יצרו מושבות תאי גזע של דם. ממצא זה סייע להבין מחקרים אחרים, שבהם נמצא כי בלב המוקדם יש תאים אשר מסייעים בייצור תאי דם. החוקרים זיהו תאי Nkx2-5 מיוחדים כאלה בלב וגם באבי העורקים – אחד מכלי הדם העיקריים בעובר – שאך זה נוצר, שם נראה כי הם מייצרים תאי דם חדשים. מאוחר יותר במהלך ההתפתחות נעים תאים מיוחדים אלה אל הכבד, שם הם מהווים את המקור להיווצרות תאי גזע של דם בעובר.

כדי לבדוק את התוצאות שהתקבלו בעוברי תרנגולות, השתמשו החוקרים בשיטות גנטיות לסימון תאים בעוברי עכבר. הם הראו, כי אוכלוסייה של המנגיובלסטים שמבטאים את Nkx2-5 מופיעה בשק החלמון בעכברים. ממצא זה מעיד על כך, שמקור התאים אשר מבטאים את Nkx2-5 ויוצרים את מערכת הדם השתמר לאורך האבולוציה.

“20 שנה לאחר גילוי אחד הגנים העיקריים בהתפתחות הלב הצלחנו לספר סיפור חדש על פעילותו”, אומר צחור. “הראינו כי הוא פועל במשך זמן קצר בשלב מוקדם מאוד בהתפתחות כלי דם ותאי האב שמייצרים דם – טרם פעילותו העיקרית בתאי הלב. הצגנו ראיות מוצקות לקיומם של תאים מוקדמים אלה, ולתרומתם להתפתחות הלב וכלי הדם”.
חשיפת המקורות הקדומים של לפחות חלק מהתאים אשר יוצרים את תאי הגזע של הדם בעובר, עשויה לסייע בחקר מחלות המשפיעות על מערכת הלב וכלי הדם.

פרסום

כלכלת מעיים: מדעני מכון ויצמן למדע גילו מנגנון המאפשר לעכל מזון בצורה יעילה ומהירה
בכל פעם שאנחנו בולעים מזון מגבירים התאים ברירית המעיים, שהיו נתונים עד אז בחוסר מעש, את פעילותם בצורה פתאומית ודרמטית. במחקר חדש של חוקרי מכון ויצמן למדע, אשר פורסם באחרונה בכתב-העת המדעי Science, נמצא כי תאים אלה מתמודדים עם האתגר בעזרת אסטרטגיה המוכרת מעולם הכלכלה. בדומה למנהלים או למהנדסים, תאים אלה יכולים, בתיאוריה, לפעול בשתי דרכים: להשקיע את כל המשאבים בייצור מיידי של חלבונים הדרושים לעיכול, או לחלופין, להשקיע את כל המשאבים תחילה במכונות ובכלים הנחוצים לייצור מוגבר של חלבונים. בכלכלה ובהנדסה ידוע, כי בנסיבות מסוימות, הגישה השנייה היא יעילה יותר. ד”ר שלו איצקוביץ וקבוצתו, במחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא, גילו כי זו בדיוק הגישה הרווחת ברירית המעיים.

רירית המעיים עשויה משכבה בודדת של תאים מוארכים, אשר באים במגע עם המזון בצידם האחד ועם מחזור הדם בצידם השני – וכך מעבירים את החומרים המזינים מצד לצד, מחלל הבטן למחזור הדם. המדענים מצאו, כי מולקולות הקרויות אר-אן-אי שליח, אשר נושאות את הצופן הגנטי, מפוזרות באופן לא-שווה בין שני צדי התא: כ-30% מהגנים אשר מעורבים בפעילות המעיים מייצרים אר-אן-אי שליח הממוקם בצד זה או אחר, אך לא בשניהם. בנוסף, שני הצדדים של התא שונים מבחינת מספר הריבוזומים – המכונות המולקולריות לייצור חלבונים: בצידו של התא הפונה לחלל הבטן נתגלתה כמות כפולה של ריבוזומים בהשוואה לחלקו של התא הפונה אל מחזור הדם. כתוצאה מכך, הפקת חלבונים על סמך אר-אן-אי שליח יעילה הרבה יותר בצד הפונה למזון.
בהמשך גילו המדענים, כי כאשר נכנס מזון למעיים, התאים ברירית מגיבים מייד באמצעות יצירה של “ציוד” חדש – כלומר ריבוזומים – במיוחד בחלקו של התא הפונה למזון. על מנת להבטיח ריכוז הולם של מכונות אלה, שולח התא לאיזור זה כמויות גדולות של אר-אן-אי שליח אשר נושא את הצופן הגנטי ליצירת הריבוזומים. כך הופך צד זה של התא למעין מפעל ייצור פעיל, המפיק בצורה מאסיבית את החלבונים הנחוצים לעיכול.

מסביר ד”ר איצקוביץ: “התאים ברירית המעיים יושבים בטלים ממעש רוב שעות היום והלילה, אך ברגע שמופיע אוכל, הם צריכים להתחיל לפעול מייד. אילו יִיצרו התאים הללו מולקולות אר-אן-אי שליח חדשות על מנת להפיק חלבונים רבים, הייתה נחוצה להם לשם כך כחצי שעה. אך הם עושים זאת בדרך המקצרת מאוד את התהליך: הם מגבירים את הפקתם של חלבונים מסוימים תוך מספר דקות, באמצעות שינוע של מולקולות אר-אן-אי שליח רלבנטיות לאיזור התא העשיר בריבוזומים. כך הם יכולים להתמודד עם בוא המזון במהירות וביעילות”.

המדענים החלו במחקר לאחר שראו כי מולקולות אר-אן-אי שליח מסוימות מצטברות ברירית המעיים בחלק של התא הפונה החוצה, בזמן שמולקולות אר-אן-אי שליח אחרות מצטברות בחלקו של התא הפונה פנימה. על מנת לברר את הסיבה לכך, הם השתמשו בשיטה המאפשרת לקבוע את מיקומן של מולקולות אר-אן-אי שליח בודדות, בשילוב עם שיטת לייזר לחיתוך מיקרוסקופי וללכידה (laser capture microdissection), המאפשרת לגזור חלקים של התא, ולסווג את החלבונים ואת מולקולות האר-אן-אי שליח המצויים בכל חלק. באמצעות שיטות אלה חקרו המדענים את פיזור מולקולות אר-אן-אי שליח בתאים שנלקחו מרירית המעיים של עכברים, בשני מצבים – לאחר צום, ומייד לאחר שאכלו. המדענים חיפשו גם “ציוד מולקולרי” אשר משנע את האר-אן-אי שליח מצידו האחד של התא לצידו השני. לשם כך הם גידלו בצלחת, מתאי גזע של המעיים, מבנים עגולים זעירים המחקים את רירית המעי, וכך איתרו חלבונים אשר משמשים כ”מיני-מנוע” לשינוע האר-אן-אי שליח לאורך שלד התא, עד למקום הרצוי.
מחקרים אלה מצביעים על כיוון חדש לחקר הבקרה על הפקת חלבונים ברקמות שונות – כליות, כבד ואיברים פנימיים אחרים. לממצאים אלה עשויות להיות גם השלכות על מחקר רפואי: הרירית מגינה על המעיים, וממלאת תפקיד חשוב בספיגת חומרים מזינים מן המזון. שיבושים בשכבה דקה זו עלולים לגרום מחלות רבות. ייתכן שבעקבות המחקר החדש אפשר יהיה לקבוע אם מחלות מעיים, כגון קרוהן או סרטן המעי, נגרמות בחלקן בשל שיבושים במיקומו של אר-אן-אי שליח.

במחקר השתתפו ד”ר אנדרס מור, מתן גולן, אפי מססה, ד”ר דורון למזה, תומר ויזמן, רום שנהב ושקד ביידץ מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא; אוראל מזרחי, רוני ווינקלר וד”ר נעם שטרן-גינוסר מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית; ועפרה גולני מהמחלקה לתשתיות מחקר מדעי החיים.

בנוסף אולי תאהב/י

אהבתם? הפיצו הלאה....Share on Google+Share on LinkedInPin on PinterestTweet about this on TwitterPrint this pageShare on FacebookEmail this to someone

אודות מערכת פורטל אגרונט

מערכת פורטל אגרונט עושה כמיטב יכולתה להביא בפניכם חדשות , כתבות ,מחקרים וידיעות מהארץ ומהעולם בפורטל המון אינפורמציה בתחום החקלאות בכל הצעה בקשה רעיון נשמח באם תיצרו קשר

בידקו גם

משמש אדום – הסוף לצבע הכתום?

הצגת זני פטנט של מו”פ צפון, החברה לפיתוח הגליל וקק”ל, התקיימה היום בחוות המטעים בגליל …

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *