מאמר מדעי או משימה?
מחקר, שנערך על ידי ד"ר קרן אברהם ועמיתיה מהמחלקה לגנטיקה באוניברסיטת תל אביב, הוא הבסיס לכתיבת תרגיל זה. שלפנו את המידע על תהליך זיהוי הגן POU4F3 באדם מתוך מאמר, שהתפרסם בשנת 1998 בעיתון המדעי "Science". המאמר מסכם את תהליך הזיהוי של הגן POU4F3, על ידי מעקב אחר משפחה שבה מופיעה חירשות בגיל מבוגר. התרגיל שהשתתפתם בו שומר על רוח הדברים כפי שסוכמו במאמר המחקר.
בקשר לאובדן השמיעה…
לפי בדיקות קליניות, שנערכו לבני המשפחה החירשים, מתרחש אצלם הרס מוקדם של תאי השערות באוזן התיכונה, שפוגע בתהליך השמיעה. תאי השערות נוצרים כבר בעובר והם אינם מתחלקים ואינם מתחדשים לאחר שנוצרו.
בקשר לגן שאותר…
בתרגיל שלנו איתרתם בהצלחה את הגן POU4F3 בגנום האנושי. למעשה, שחזרתם את התהליך של איתור הגן שבוצע כבר ב-1998. בעקבות איתור הגן זוהתה המוטציה הגורמת לחירשות בגיל מבוגר. מי שנושא עותק אחד לפחות של מוטציה זו יהיה, כפי הנראה, חירש בבגרותו. כדי להסיר כל ספק לגבי השפעת המוטציה, נבדק רצף האללים של הגן אצל 114 שומעים בוגרים, שאין להם קשר דם אל המשפחה הנבדקת. אצל איש מהם לא נמצאה המוטציה. אבל האם באמת המשימה הסתיימה? במחקר מדעי תשובה לשאלה אחת היא המניע לשאלה הבאה:
הגן POU4F3 הוא אחד מכ-100 גנים, שעל פי ההערכה, מעורבים בתהליך השמיעה (רק חלק מהם זוהו). תהליך השמיעה הוא, אם כן, תהליך מורכב. איזה תפקיד ממלא הגן POU4F3 בתזמורת כולה?
בקשר לחלבון המקודד על יד הגן…
בגן POU4F3 אותרו שני רצפים שמורים, שיוצרים שני מתחמים בחלבון המקודד על יד הגן. רצפים אלה משייכים אותו למשפחה של גנים הנקראים POU. גנים ממשפחה זו זוהו בעבר באדם וביצורים אחרים. הם מקודדים לחלבונים גורמי תעתוק המעורבים בהתמיינות של תאי עצב בתהליך ההתפתחות העוברית. באמצעות שני מתחמים אלה נקשרים החלבונים המקודדים על ידי משפחת גנים זו לרצף ייחודי ב-DNA, הנמצא באתר הבקרה של גנים אחדים. קישור של גורמי תעתוק לאתר בקרה של גן יכול לעודד תעתוק של גן או לעכבו. תרגום החלבון POU4F3 מתרחש כנראה רק בתאי השערות באוזן התיכונה ולא ברקמות אחרות בגוף, שכן רק שם ניתן למצוא mRNA של POU4F3. מכלול הנתונים האלה מצביע על כך, שייתכן שהחלבון POU4F3 הוא גורם תעתוק שפעילותו התקינה דרושה לשם התמיינותם של תאי השערות במהלך ההתפתחות העוברית.
בקשר לחלבון המוטנטי…
מצאתם כי החירשים במשפחה נושאים מוטציית חסר של 8 בסיסים בגן POU4F3. החסר הוא בקודון 295, הגורם להזזת מסגרת הקריאה כך, שמתקבל קודון עצירה של התרגום מוקדם יותר מאשר בחלבון התקין. החוקרים סבורים כי מהאלל המוטנט נוצר חלבון קצר יותר. כתוצאה מכך חסר החלבון את אחד משני המתחמים הדרושים לפעילותו התקינה: שני המתחמים דרושים לקישור תקין של החלבון גורם התעתוק לרצף הייחודי ב-DNA. לכן חסר של אחד המתחמים עשוי לגרום להקטנת הזיקה של החלבון גורם התעתוק לרצף הייחודי ב-DNA.
והנה מגיע מבול של שאלות, לדוגמה:
האם גורם התעתוק מפעיל גנים אחרים או מדכא אותם? על אילו גנים הוא משפיע?
כיצד משפיע האלל המוטנט?
מדוע פגם בגן, שמשתתף בהתמיינות של תאי השערות בעובר, גורם להרס של תאי השערות בגיל מבוגר דווקא?
מדוע המוטציה דומיננטית?
על שאלות אלה אין עדיין תשובה, אבל ודאי יחקרו אותן בעתיד. זיהוי התהליכים המולקולריים הגורמים לחירשות יכול לשמש בסיס למציאת דרכים חדשות לעזור לאוכלוסיית החירשים. איתור של גן המעורב בשמיעה, אחד מעשרות גנים המעורבים בשמיעה, הוא צעד משמעותי בפתרון הפאזל של תהליך השמיעה בפרט והכרת הגנים האנושיים בכלל.
