גלעד הרן

גלעד הרן (נולד ב-16 בינואר 1960) הוא ביופיזיקאי וכימאי פיזיקלי ישראלי, פרופסור מן המניין בפקולטה לכימיה במכון ויצמן למדע ולשעבר דיקן הפקולטה. מומחה לחקר מכונות מולקולריות, חתן פרס ויצמן לכימיה לשנת 2017 ופרס נקאנישי לשנת 2023.

ביוגרפיה 
הרן נולד וגדל בחולון בשם גלעד הרלינג, בנם של מאיר ודרורה ונכדו של ראש העירייה השני פנחס אילון. בוגר תיכון חדש בעיר, שלימים נקרא על שם סבו.

שירת בצה"ל בשנים 1978–1982. לאחר שירותו הצבאי החל את לימודיו לתואר ראשון במדעי הרפואה, אותם עשה בבית הספר לרפואה של האוניברסיטה העברית בירושלים והשלימם ב-1986 בהצטיינות.

לאחר מכן עבד כשנתיים כעוזר מחקר בקבוצתו של פרופ' יחזקאל (חזי) ברנהולץ באוניברסיטה העברית, ובתקופה זו היה שותף לפיתוח הננו-תרופה הראשונה בעולם, דוקסיל.

ב-1988 החל הרן את לימודי התואר השלישי במכון ויצמן למדע, בהנחיית הפרופסורים אפרים קציר (לאחר סיום כהונתו כנשיא המדינה) ואלישע האס. עבודת הדוקטורט שלו, שהוגשה ב-1993, נשאה את הכותרת "דינמיקה קונפורמציונית של פוליפפטידים וחלבונים".

בשנים הבאות שהה בארצות הברית ושימש עמית בתר-דוקטורט במחלקה לכימיה של אוניברסיטת פנסילבניה, בהנחיית פרופ' רובין הוכשטראסר . בתקופה זו עסק בספקטרוסקופיה אולטרה-מהירה לצורך חקר דינמיקת תגובה בחלבונים ובנוזלים.

עם שובו לישראל ב-1998, הצטרף בדרגת מרצה בכיר לסגל המחלקה לפיזיקה כימית במכון ויצמן. ב-2005 מונה לפרופסור חבר וב-2011 לפרופסור מן המניין. בשנים 2007–2011 שימש כראש ועדת ההוראה לכימיה במדרשת פיינברג.

בשנת 2012 מונה הרן לדיקן האחד-עשר של הפקולטה לכימיה, וכיהן בתפקיד זה שש שנים.

נשוי לד"ר מיכל הרן, רופאה המטולוגית במרכז הרפואי קפלן ומרצה בכירה בבית הספר לרפואה באוניברסיטה העברית, ולהם שני ילדים. מתגורר ברחובות.

מחקר 
קבוצתו של הרן מתמקדת בחקר הדינמיקה של מולקולות בודדות. על ידי שימוש בטכניקות לייזר, הוא עוסק בחקר הקשר שבין תנועת המולקולות והתפקוד שלהן.

מכונות מולקולריות וקיפול חלבונים 
הבנת היסודות של הפעילות המולקולרית רלוונטית במיוחד בביופיזיקה, במסגרתה נלמדת יכולתן של מולקולות בודדות להתאסף יחד ליצירתן של "מכונות מולקולריות". כך למשל, נבחן שינוי מסלולי התנועה של מולקולות חלבון בעת קיפולן לכדי מבנה פונקציונלי תלת־ממדי: הבנת תהליך הקיפול קריטית לצורך פיתוח תרופות למחלות כגון אלצהיימר ועמילואידוזיס, אשר מושפעות משלל תנאים בהם חלבוני העמילואיד מתקבעים בצורה בלתי-תקינה באיברים או ברקמות.

הרן היה מחלוצי חקר קיפול החלבונים ברמת המולקולה הבודדת, בהתבסס על שיטות מקוריות לקיבוע ביו-מולקולות ולאנליזה של מסלולי התנועה של מולקולות בודדות. קבוצתו שילבה את תאוריית הפולימרים עם מדידות פלואורוסצנציה של מולקולה בודדת, במטרה להבין את הממדיות של חלבונים בלתי מקופלים תחת תנאים נטיביים. תרומתו זו היוותה בסיס לעבודות רבות שבוצעו בתחום קיפול החלבונים.

מעבדתו פיתחה יישומים חדשים של פלואורוסצנציית המולקולה הבודדת לצורך למידת הדינמיקה הפונקציונלית של חלבונים, ובכלל זה פיתוח של מתודולוגיית מעבר לא קרינתי (FRET) ייחודית ואנליזה המותאמת לה, אשר חשפו דינמיקה מבנית מהירה ובלתי מוכרת של חלבונים. מעבדתו חוקרת סדרה של חלבונים אלוסטריים אשר מצביעים על כך שתנועות בסקאלת המיקרו-שנייה נפוצות יותר ממה שנחשב בתחילה, וכי יש לתנועות אלה תפקידים חדשניים בתפקוד חלבונים. למשל, הרן וקבוצתו מצאו כי שינויי מבנה של אנזים מסוים מהירים בשני סדרי גודל יותר מהתגובה הכימית שלו, מה שמציע מנגנון חדש לצימוד בין דינמיקה קונפורמציונית ותפקוד. ובשורה של מחקרים על מכונות חלבוניות גדולות, חשפה קבוצתו את האופן שבו תנועות מהירות של המכונות תורמות לפעילותן.

נושאי מחקר נוספים 
נושאים נוספים הנחקרים במעבדתו של הרן כוללים דינמיקה של ממברנות תאים, מיקרוסקופיה בסופר-רזולוציה של תאי T, וכן מחקר של הצימוד בין מבנים פלזמוניים עם מולקולות ופולטים קוונטיים אחרים.

הנחיה ותפקידים ציבוריים 
הנחה כ-45 תלמידים לתארים מתקדמים ומשתלמי בתר-דוקטורט. עם תלמידיו נמנים פרופ' אילון שרמן (האוניברסיטה העברית), ד"ר גבריאל פרנק (אוניברסיטת בן-גוריון בנגב), פרופ' טימור שגאי (אוניברסיטת צ'למרס לטכנולוגיה), פרופ' גיא זיו (אוניברסיטת לידס) ופרופ' אליזבת' רודס (אוניברסיטת פנסילבניה).

הוא נשא בתפקידי שיפוט ובקרה בקרנות מחקר שונות כגון המועצה האירופית למחקר, קרן המחקר הדו-לאומית ישראל-ארצות הברית, קרן המחקר גרמניה-ישראל ונוספות. כמו כן, כיהן כראש הוועדה הישראלית לאיגוד הבינלאומי לביופיזיקה טהורה ויישומית (IUPAB) במסגרת האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים. לאורך השנים ארגן כנסים וסימפוזיונים בישראל ובעולם.

הרן חבר במועצת החירום הציבורית (מח"צ) למשבר הקורונה.

פרסים והוקרה 
 עמית קרן פולקס של האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים (1987)
 מחזיק הקתדרה לפיתוח קריירה ע"ש בנימין ה' סוויג וג'ק ד' ויילר (1999–2005)
 פרס זהבה וצבי פרידנברג, הקרן הלאומית למדע (1999)
 מחזיק הקתדרה הפרופסוריאלית ע"ש הילדה פומרניץ (2010 ואילך)
 מענק למחקר מתקדם של המועצה האירופית למחקר (2017)
 פרס ויצמן לכימיה מטעם עיריית תל אביב יפו (2017)
 עמית החברה לביופיזיקה (2019)
 הפרס לכימיה פיזיקלית ניסיונית מטעם החברה האמריקאית לכימיה (2019)
 עמית החברה המלכותית לכימיה (2021)
 מענק למחקרים פורצי דרך, מטעם הקרן הלאומית למדע (2022)
 פרס נקאנישי מטעם החברה האמריקאית לכימיה (2023)
חבר האקדמיה יורופיאה (2023)

מאמרים נבחרים 
 G Haran, R Cohen, LK Bar, Y Barenholz. Transmembrane ammonium sulfate gradients in liposomes produce efficient and stable entrapment of amphipathic weak bases. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Biomembranes 1151 (2), 201-215.
 G Schreiber, G Haran, HX Zhou. Fundamental aspects of protein− protein association kinetics. Chemical reviews 109 (3), 839-860.
 E Rhoades, E Gussakovsky, G Haran. Watching proteins fold one molecule at a time. Proceedings of the National Academy of Sciences 100 (6), 3197-3202.
 K Santhosh, O Bitton, L Chuntonov, G Haran. Vacuum Rabi splitting in a plasmonic cavity at the single quantum emitter limit. Nature communications 7 (1), 1-5.
 E Boukobza, A Sonnenfeld, G Haran. Immobilization in surface-tethered lipid vesicles as a new tool for single biomolecule spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry B 105 (48), 12165-12170.
 A Weiss, G Haran. Time-dependent single-molecule Raman scattering as a probe of surface dynamics. The Journal of Physical Chemistry B 105 (49), 12348-12354.
 E Sherman, G Haran. Coil–globule transition in the denatured state of a small protein. Proceedings of the National Academy of Sciences 103 (31), 11539-11543.
 JL England, G Haran. Role of solvation effects in protein denaturation: from thermodynamics to single molecules and back. Annual review of physical chemistry 62, 257-277.
 T Shegai, Z Li, T Dadosh, Z Zhang, H Xu, G Haran. Managing light polarization via plasmon–molecule interactions within an asymmetric metal nanoparticle trimer. Proceedings of the National Academy of Sciences 105 (43), 16448-16453.
 H Mazal, M Iljina, I Riven, G Haran. Ultrafast pore-loop dynamics in a AAA+ machine point to a Brownian-ratchet mechanism for protein translocation. Science advances, 7(36), eabg4674.
 HY Aviram, M Pirchi, H Mazal, Y Barak, I Riven, G Haran. Direct observation of ultrafast large-scale dynamics of an enzyme under turnover conditions. PNAS 115(13) 3243-3248.

קישורים חיצוניים 
 
 
 גלעד הרן, באתר ResearchGate

הערות שוליים 

ביופיזיקאים ישראלים
כימאים ישראלים
בוגרי האוניברסיטה העברית בירושלים
בעלי תואר דוקטור ממכון ויצמן למדע
בוגרי תיכון אילון/חדש (חולון)
זוכי פרס ויצמן
סגל מכון ויצמן למדע: כימיה
רחובות: אישים
ישראלים שנולדו ב-1960