עדה יונת הצליחה לפענח את מבנה הריבוזום, בית-החרושת לחלבונים של התא, ולהבין את עקרונות פעולתו. חלבונים הם החומרים העיקריים המבצעים את תהליכי החיים ופעילותם תלויה הן בהרכבם הכימי והן במבנה המרחבי שלהם. הריבוזום, המייצר את החלבונים על-פי המידע הצפון בגנים, מורכב בעצמו ממספר רב של חלבונים וחומצות גרעין המאורגנים בשתי יחידות משנה. תהליך היווצרותם של החלבונים בריבוזום, הוא אחד מתהליכי החיים הבסיסיים והמסקרנים ביותר. פיענוח התעלומה הזאת עשוי לסייע בין היתר בשיפור יעילותן של תרופות אנטיביוטיות וייתכן שגם בבלימת תהליכי הייצור הבלתי מבוקרים של חלבונים הגורמים מחלות שונות, לרבות סרטן.
מדענים רבים במקומות שונים בעולם מנסים זה כמה עשורי שנים לפענח ולהבין את מבנהו של הריבוזום ואת דרך פעילותו. ההישג של עדה יונת מקדם את מסע המחקר הארוך הזה אל השגת מטרתו. כדי לגלות את המבנה המרחבי של מולקולות ביולוגיות ומבנים מיקרוסקופיים אחרים, יוצרים מהן המדענים גבישים. את הגבישים האלה הם מקרינים בקרני X (רנטגן). מדידת הקרינה המתפזרת מהגביש, עשויה ללמד על המבנה המרחבי של המולקולות המרכיבות אותו. טכנולוגיה זו קרויה קריסטלוגרפיה בקרני X. אחד הקשיים הבולטים בתחום זה הוא השגת מידע על מבנה היחידה הנחקרת, ברמת הפרדה (רזולוציה) מספקת בין נקודה לנקודה ב"מפת האלקטרונים" של המולקולה הנחקרת. "מפה" זו מתקבלת כתוצאה מחישוב נתוני הפיזור של קרני ה- X מהגביש. אבל, הריבוזום הוא מבנה מורכב מאוד, לא יציב וחסר סימטריה פנימית, תכונות שמקשות מאוד על יצירת גבישים ממנו, או מיחידות המשנה שלו. למעשה, על אף העובדה שפרופ' יונת הצליחה לגדל גבישי ריבוזומים המפזרים קרינה לרזולוציה של שלושה אנגסטרום, עד כה לא הצליחו החוקרים לקבל מידע על מרכיבי הריבוזום ברזולוציה שעולה על חמישה אנגסטרום. (אנגסטרום הוא מאית מיליונית הסנטימטר).
פרופ' יונת פרצה את המחסום הזה, הודות לטכניקות חדשות של קריסטלוגרפיה, פרי פיתוחה. כך עלה בידה לקבל "מפת צפיפות אלקטרונים" של יחידת המשנה הקטנה של הריבוזום (הקרויה S 30) ברזולוציה של 4.5 אנגסטרום. יחידה זו היא האחראית ל"תרגום" הצופן הגנטי שנישא במולקולות האר-אן-אי שליח, למידע שלפיו הריבוזום מייצר חלבונים.
פרופ' יונת: "כדי לפענח מבנים מרחביים של חומרים ביולוגיים, יש ליצור ולחקור גבישים המורכבים מנגזרות של החומרים האלה, וכן גם גבישים שמורכבים מהחומרים הטבעיים (השלמים). אבל, בניסיונות לפענח את סוד מבנהו ודרכי פעולתו של הריבוזום התברר שגבישים העשויים מנגזרות של הריבוזום הם בעלי כושר פיזור נמוך מזה של הריבוזום עצמו, דבר שהקשה על מיפויי ופיענוח מבנה הריבוזום. מכשול נוסף שהקשה על חציית מחסום חמשת האנגסטרומים נובע מהעובדה שכדי לקבל רזולוציה טובה יותר, יש להקרין את הגביש בקרינת X בעוצמה מוגברת, דבר שהורס את הגביש. מיפוי קריסטלוגרפי מוצלח תלוי הן ביכולת ליצור איזון עדין בין עוצמת הקרינה לכמות המידע המתקבל על מבנה הגבישים, והן ביכולת ליצור נגזרות משופרות. לצורך זה שילבנו באתרים נבחרים של הריבוזום, סמנים שהם, למעשה, אטומים כבדים, הבולטים במפת צפיפות האלקטרונים מכיוון שהם מכילים אלקטרונים רבים. הסמנים האלה איפשרו לנו לשפר במידה ניכרת את איכות המיפוי של יחידות משנה של הריבוזום".
בהמשך הצליחו פרופ' יונת וחברי קבוצת המחקר שהיא עומדת בראשה, "לצלם" את יחידת המשנה S 30 בעת פעילות, בשלב שבו נוצר המגע הראשון בין מולקולת האר-אן-אי שליח לבין הריבוזום. מגע זה מאותת על האפשרות להתחלת תהליך ייצורו של חלבון על פי המידע הגנטי. כדי לעשות זאת היה על יונת ועמיתיה להפעיל את הריבוזום בתוך הגביש, על אף מגבלת התנועה המאפיינת את המצב הגבישי. לאחר מכן החדירו לגביש את מולקולת האר-אן-אי שליח, שתוכננה כך שתיצמד בחוזקה אל הריבוזום. שיטת ההפעלה (אקטיבציה) של ריבוזומים פותחה בעבר במכון ויצמן למדע, בידי הפרופסורים עדה זמיר, רות מיסקין ודוד אלסון.
במחקרים קודמים הצליחה פרופ' יונת ליצור את גבישי הריבוזומים הראשונים בעולם, והיא גם הראשונה שזיהתה עדות ממשית לקיומה של "מנהרה" בתוך הריבוזום הפעיל, המשמשת להגנת חלבונים שזה עתה נוצרו, עד שהם מתעצבים במבנה המאפשר להם "להגן על עצמם". פרופ' יונת פיתחה כמה טכניקות הנפוצות כיום בתחום הביולוגיה המבנית בעולם. הטכניקה הידועה והנפוצה ביותר מכונה קריו-קריסטלוגרפיה, כלומר, חשיפת הגביש לטמפרטורה נמוכה – מינוס 185 מעלות צלסיוס, דבר שמונע את התפרקות הגביש כתוצאה מהקרנה בקרינת X חזקה. בנוסף לכך פיתחה מערכות ניסוי ייחודיות לחקר הריבוזום, דוגמת זו המבוססת על שימוש בריבוזומים הנלקחים מחיידקים המתקיימים בים המלח. שיטות מחקר אלה משמשות כיום חוקרים רבים במקומות רבים בעולם.
פרופ' יונת: "ההתקדמות החדשה שהשגנו במסע הארוך לפיענוח מבנהו ודרך פעולתו של הריבוזום, עשויה לסלול, בעתיד, את הדרך לשיפור יעילותן של תרופות אנטיביוטיות שונות, שיכוונו לבלימת הפעילות הריבוזומלית של חיידקים גורמי מחלות. אותה הבנה תוכל אולי, בעתיד, לסייע לנו בבלימת תהליכי הייצור הבלתי מבוקרים של חלבונים הגורמים מחלות שונות, לרבות סרטן".
.
.
עבודה זו איפשרה לפענח ולהבין את מנגנון הפעולה
של חמש תרופות אנטיביוטיות.
.
חמש תרופות אנטיביוטיות מצליחות לשתק את פעולתם התקינה של חיידקים, הודות לכך שהן נצמדות אל הריבוזומים שמצויים ופועלים בחיידקים האלה. כתוצאה מההיצמדות משותקים הריבוזומים שהם "בתי החרושת לחלבונים של התא", דבר שמשבש את ייצור החלבונים של החיידק. החלבונים הם המרכיבים הביוכימיים העיקריים המפעילים את פעולות החיים השונות, ושיבוש בתהליכי הייצור שלהם גורם למות החיידק.
צוות חוקרים, בראשותה של פרופ' עדה יונת מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן למדע, גילה באחרונה כיצד, בדיוק, פועלות התרופות האלה. עבודה זו התאפשרה הודות לכך שפרופ' יונת פיענחה, קודם לכן, את מבנהו ואת עקרונות פעולתו של הריבוזום. עבודת מחקר זו, שנמשכה שנים רבות, הוכתרה על-ידי כתב-העת המדעי היוקרתי "סיינס" כאחת מעבודות המחקר החשובות של שנת 2000. על בסיס הכרת מבנה הריבוזום, החליטו פרופ' יונת, ד"ר ענת בשן ותלמיד המחקר רז זריבץ ממכון ויצמן למדע, לנסות ולגלות כיצד תרופות אנטיביוטיות שונות נקשרות לריבוזום ומשתקות אותו. לשם כך הם הכינו גבישים של יחידות מבנה מסוימות של ריבוזומים מחיידקים שטופלו בכל פעם באחת מבין חמש תרופות אנטיביוטיות ידועות.
בשלב זה פיענחו המדענים את המבנה המרחבי של יחידות הריבוזום המרכיבות את הגבישים, באמצעות הפצצה של הגבישים בקרני X ("רנטגן") ומעקב אחר פיזור הקרינה שפגעה בגביש (טכנולוגיה הקרויה קריסטלוגרפיה בקרני X). בשיטה זו הצליחו המדענים להבחין במולקולות של התרופות האנטיביוטיות כשהן צמודות לאתרי הפעילות של הריבוזום באופן שמסכל את פעולתו התקינה. ממצאי המחקר הזה מתפרסמים היום בכתב העת המדעי היוקרתי "נייצ'ר".
הבנת מנגנון הפעולה של התרופות האנטיביוטיות עשוי להוביל לשיפור אסטרטגיות הטיפול בתרופות אלה, וכן לפיתוח דור חדש ויעיל יותר של תרופות אנטיביוטיות.
