שרון רוטשטיין

פרס קריל 2015
אוניברסיטת בר אילן 

שרון רוטשטיין 

תחומי מחקר :
חשיפת מנגנון מעבר יוני הנחושת בתא אנושי על-ידי תהודה מגנטית אלקטרונית.

"מתכות מעבר" נחוצות למספר תהליכים ביולוגיים וכימיים חשובים הקורים בתא, כגון: מעבר
חמצן, מעבר אלקטרונים, ולהתפתחות המערכת העצבית. רוב המתכות מגיעות אלינו דרך
שרשרת המזון. אך כאשר ריכוז יוני המתכת איננו נשמר ברמה קבועה, זה מוביל למחלות
עצביות. אחת מהמתכות היותר רעילות היום היא נחושת. וריכוז גבוה או נמוך של נחושת
נקשר למחלות עצביות כגון: אלצהיימר, פרקינסון, מנקס, ווילסון. כיום החלבונים שמוערבים
במעבר יוני הנחושת בתא ידועים, אך לא ידוע כיצד המתכת מועברת מחלבון אחד למשנהוא,
מי שולט במעבר זה, וכיצד ניתן "לחבל" במעבר יוני הנחושת או לחילופין "ליעל" אותו.
שאלות מעין אלו אנחנו שואלים את עצמנו בקבוצת המחקר שלי.

הסיבה לכך שאין תשובות לשאלות אלו נעוצה בזה שכיום אין שיטות ספקטרוסקופיות
מתאימות שמאפשרות מעקב אחר מעבר יוני המתכת בתא. כדי לאפשר זאת על השיטה
הספקטרוסקופית להיות רגישה מספיק שתאפשר מעקב אחר שינויים מבניים קלים שקורים
בחלבון מסוים, הן כתוצאה מקישור המתכת, והן כתוצאה מקישור לחלבון אחר. השינויים
האלו בדרך כלל מאוד קטנים, ברמה ננומטרית, והשיטות הקיימות אינן מצליחות "לתפוס"
את אותם שינויים קלים. בנוסף השיטה הספקטרוסקופית איננה יכולה להיות מוגבלת לגודל
החלבון, וכן צריכה לאפשר מדידה של שינויים מבניים של החלבון גם בסביבה התאית.
בעשור האחור תהודה מגנטית אלקטרונית )תמ"א( הצליחה לפתח שיטות למדידת מרחקים
ננומטרים ברגישות יחסית גבוהה, ככה שאפילו מרחקים בין שני חלבונים שונים התאפשרה.
בניגוד לשיטות כגון קריסטלוגרפיה ותהודה מגנטית גרעינית )תמ"ג(, תמ"א איננה יכולה
לפתור את כל המבנה של החלבון. אך מדידות של מספר מרחקים שונים הן בחלבון עצמו והן
בין חלבון אחד למשנהוא איפשרה הבנה של מספר מנגנונים ביולוגיים, שעד היום לא
התאפשרו בשיטות אחרות.

היתרון של תמ"א הוא שהיא משתמשת בסמנים יחסית קטנים ביחס לשיטות אחרות כגון
פלורוסנציה, ולכן הרזולוציה של המדידה היא גבוהה יחסית. בנוסף תמ"א איננה מוגבלת
בגודל החלבון ואינה דורשת קריסטלוגרפיה. תמ"א איננה דורשת סביבה מיוחדת לחלבון
הנלמד בניגוד לתמ"ג, ולכן ניתן למדוד את החלבון הן בממברנה והן בתוך התא.
במעבדה שלי משתמשים בשיטות הקיימות של תמ"א וכן מנסים לפתח ולשפר את הרגישות
של השיטות הקיימות, כך שנוכל למדוד חלבונים בריכוזים של 1 מיקרומולר וברזולוציה של
0.01 ננומטר בקביעת המרחק הננומטרי. רגישות ורזולוציה כזאת מאפשרת לנו לעקוב גם
אחרי שינויים מבניים קלים מאוד שהחלבון מרגיש כאשר הוא קושר את יון מתכת או כאשר
הוא מעביר את היון לחלבון אחר במחזור. אנחנו מתחקים אחר השינויים המבניים של
חלבונים מסוימים במחזור יוני הנחושת בתא כפונקציה של ריכוז יוני הנחושת, מוטציות שונות
בחלבון, וכן בנוכחות מתכות מתחרות שיכולות להפריע למעבר יעיל של יוני הנחושת בתא.
המטרה שלנו היא דואלית: הן להבין ברמה המולקולרית כיצד יון הנחושת עובר בתא, והן
למצוא דרכים יעילות ולא רעילות לשלוט על מעבר יוני הנחושת. הבנה בסיסית של מעבר יוני
הנחושת בתא, תאפשר לנו להבין כיצד מחלות נוירולוגיות מסוימות נוצרות ואיך ניתן למנוע
אותן מבעוד מועד בצורה יעילה, בטוחה, ולא רעילה.

קצת על עצמי:
סיימתי תואר ראשון בהנדסה כימית מהטכניון בהצטיינות יתרה בשנת 2000 . לאחר מכן
הצטרפתי למכון ויצמן להמשך לימודים מתקדמיים בכימיה תחת הנחייתה של פרופסור
דניאלה גולדפארב. במעבדתה התמחתי בשיטות תמ"א שונות להבנת היווצרותם של חומרים
פורוזיביים מסילקה. במהלך לימודי הדוקטוראט זכיתי במספר פרסים על עבודת המחקר שלי
כגון: פרס ג'ואל, מלגת וולף לסטודנטים מצטיינים, מלגת אשכול, ופרסי הצטיינות ממכון
ויצמן. לאחר סיום לימודי הדוקטוראט ב 2008 , הגעתי לאוניברסיטה של פיטסבורג בארצות
הברית להשתלמות הבתר דוקטוראט. קיבלתי מלגת EMBO ללימודי שם. תחת הנחייתו של
פרופסור סוניל סקסינה פיתחתי שיטות חדשות למדידת מרחקים ננומטרים בתמ"א ואפיון
חלבונים ממברנלים.

בשנת 2011 הצטרפתי למחלקה לכימיה באוניבסריטת בר אילן כאשת סגל בדרגה מרצה –
בכירה.המעבדה שלי כיום מכילה שבעה סטודנטים ללימודים מתקדמים בכימיה ועוזר מחקר

זוכי פרס קריל

// order posts by year $posts_by_year;