Sandbox K: Difference between revisions

From Proteopedia
Jump to navigationJump to search
← Older edit
Student (talk | contribs)
students
33,923 edits
No edit summary
Student (talk | contribs)
students
33,923 edits
 
(32 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 1: Line 1:
<div dir='rtl'>
<div dir='rtl'>
<Structure load='3tnu' size='300' frame='true' align='left' caption='מבנה של אזור 2B בשתי מולקולות של קרטין מלופפות ביחד' scene='Insert optional scene name here' />
<Structure load='3tnu' size='300' frame='true' align='left' caption='מבנה של אזור 2B בשתי מולקולות של קרטין מלופפות ביחד' scene='Insert optional scene name here' />
חלבונים מסוג קרטין יוצרים מבנים סיביים בתוך תאי אפיתל. סיבים שנוצרים ע"י קרטינים נקראים פילמנטים בינוניים, באנגלית: intermediate filaments. מערכת זו הינה אחת משלוש מערכות של שלד תאי (ציטוסקלטון) שנמצאות ברוב התאים. שתי המערכות האחרות הן: מיקרופילמנטים המורכבים מחלבון אקטין ומיקרוטובולים המורכבים מחלבון מסוג טובולין.  
חלבונים מסוג קרטין יוצרים מבנים סיביים בתוך תאי אפיתל. סיבים שנוצרים ע"י קרטינים נקראים פילמנטים בינוניים, באנגלית: intermediate filaments. מערכת זו הינה אחת משלוש מערכות של שלד תאי (ציטוסקלטון) שנמצאות ברוב התאים. שתי המערכות האחרות הן: מיקרופילמנטים המורכבים מחלבון אקטין  
([[actin]])
ומיקרוטובולים המורכבים מחלבון מסוג טובולין  
([[tubulin]]).


בעוד שמיקרופילמנטים ומיקרוטובולים מורכבים מחלבונים כדוריים (globular), פילמנטים בינוניים מורכבים מחלבונים סיביים (fibrous) בעלי מבנה סיבי ארוך שאינם כדוריים.  
בעוד שמיקרופילמנטים ומיקרוטובולים מורכבים מחלבונים כדוריים (globular), פילמנטים בינוניים מורכבים מחלבונים סיביים (fibrous) בעלי מבנה סיבי ארוך שאינם כדוריים.  


בנוסף לתאי אפיתל, קרטינים הם מרכיבים מרכזיים בשערות ובצמר. בשערה, קרטינים יוצרים את הציר המרכזי לאורך השערה. מבנה סיבים אלה מחוזק על ידי חלבונים אחרים שנקראים בשם "חלבונים שקשורים לקרטין" - באנגלית: keratin associated proteins. חלבונים אלה נקשרים לקרטינים בקשרי דיסולפידי לחיזוק המבנה הסיבי.
בנוסף לתאי אפיתל, קרטינים הם מרכיבים מרכזיים בשערות ובצמר. בשערה, קרטינים יוצרים את הציר המרכזי לאורך השערה. מבנה סיבים אלה מחוזק על ידי חלבונים אחרים שנקראים בשם "חלבונים שקשורים לקרטין" - באנגלית: keratin associated proteins. חלבונים אלה נקשרים לקרטינים בקשרי דיסולפידי לחיזוק המבנה הסיבי.


==מבנה ראשוני של חלבונים מסוג קרטין==
==מבנה ראשוני של חלבונים מסוג קרטין==
Line 33: Line 39:
קביעת מבנה שלישוני של חלבון דורשת יצירת גביש של חלבון שניתן לקבוע את מבנהו בשיטת קריסטלוגרפיית קרני X. בגלל הנטייה של קרטינים ליצור סיבים באופן ספונטני, לא ניתן ליצור גבישים של קרטינים שלמים. לכן עד כה לא נקבע מבנה שלישוני של אלפא קרטין שלם. אבל בעזרת שיטות הנדסה גנטית, חוקרים יצרו קטעי גנים שמקודדים לאזור 2B- הקטע באורך של כ-90 שיירים שנמצא בקונפורמציה של סליל אלפא בהתאם למודל לעיל. קביעת מבנה גבישי של קטע זה הוכיח שאכן קטע זה הוא במבנה סליל אלפא.  
קביעת מבנה שלישוני של חלבון דורשת יצירת גביש של חלבון שניתן לקבוע את מבנהו בשיטת קריסטלוגרפיית קרני X. בגלל הנטייה של קרטינים ליצור סיבים באופן ספונטני, לא ניתן ליצור גבישים של קרטינים שלמים. לכן עד כה לא נקבע מבנה שלישוני של אלפא קרטין שלם. אבל בעזרת שיטות הנדסה גנטית, חוקרים יצרו קטעי גנים שמקודדים לאזור 2B- הקטע באורך של כ-90 שיירים שנמצא בקונפורמציה של סליל אלפא בהתאם למודל לעיל. קביעת מבנה גבישי של קטע זה הוכיח שאכן קטע זה הוא במבנה סליל אלפא.  
<ref name="PMID22705788">PMID:22705788</ref>
<ref name="PMID22705788">PMID:22705788</ref>
<Structure load='3tnu' size='400' frame='true' align='left' caption='Insert caption here' scene='Insert optional scene name here' />


==מבנה שלישוני ורביעוני של קרטינים==
==מבנה שלישוני ורביעוני של קרטינים==


ישנן מספר ראיות שסיבי אלפא קרטין מורכבים ממבנה בסיסי של דימר של קרטין מסוג I עם קרטין מסוג II. שני חלבונים אלה מלופפים ביחד בקטעים בעלי מבנה סליל אלפא ויוצרים מבנה שנקרא מבנה סלילי מלופף ( coiled coil). קביעת מבנה גבישי של קטע 2B של קרטין הוכיחה שאכן שני הקרטינים בקטעים אלה נמצאים במבנה מלופף.
ישנן מספר ראיות שסיבי קרטין מורכבים ממבנה בסיסי של דימר של קרטין מסוג I עם קרטין מסוג II. שני חלבונים אלה מלופפים ביחד בקטעים בעלי מבנה סליל אלפא ויוצרים מבנה שנקרא מבנה סלילי מלופף ( coiled coil). קביעת מבנה גבישי של קטע 2B של קרטין ([[3tnu]]) הוכיחה שאכן שני הקרטינים בקטעים אלה נמצאים במבנה מלופף.
<ref name="PMID22705788" />
<ref name="PMID22705788" />


Line 44: Line 48:
<ref>PMID:19766969</ref>
<ref>PMID:19766969</ref>


==הקשרים במבנה מלופף של סליל אלפאcoiled coil==
==הקשרים במבנה מלופף של סליל אלפא coiled coil==
 
<Structure load='3tnu' size='400' frame='true' align='left' caption='Insert caption here' name='Coiledcoil' scene='Sandbox_K/Surface/1' />
 
כפי שהוזכר לעיל, עד כה חוקרים הצליחו לגבש רק את הקטע 2B של קרטין. קטע זה הוא דימר המוחזק במבנה מלופף (coiled coil)
<scene name='Sandbox_K/Keratin-dimer/1'>
המורכב משני מונומרים של קרטין.
</scene>
 
שאלה מרכזית אחת לגבי מבנה רביעוני של  קרטינים היא איזה סוג של קשר מחזיק את סלילי הקרטין ביחד במבנה מלופף. אפשרות אחת היא ששני סיבי קרטין נקשרים זה לזה בקשרים אלקרוסטטיים בין קבוצות R של שיירים בעלי מטען.
 
קודם כל נתבונן במיקומם של שיירים בעלי מטען שלילי (Asp, Glu) במבנה של קרטין ע"י הפעלת הקישור של
<scene name='Sandbox_K/Acidic-residues/1' target='Coiledcoil' >שיירים חומציים</scene>.
ניתן לראות כי שיירים חומציים אלה פונים מחוץ לציר המרכזי של הסליל.
 
כעת נתבונן במיקומם של שיירים בעלי מטען חיובי  (Arg, Lys) במבנה של קרטין ע"י הפעלת הקישור של
<scene name='Sandbox_K/Basic-residues/1' target='Coiledcoil'>שיירים בסיסיים</scene>
גם כאן ניתן כי שיירים בסיסיים פונים מחוץ לציר המרכזי של הסליל.
 
כלומר, שיירים בעלי מטען, חומציים או בסיסיים אינם ממלאים את המרחב בין שני סיבים. לכן, '''שיירים בעלי מטען (חומציים או בסיסיים) אינם מהווים קישור עיקרי בין שני הסיבים.''' אבל שיירים אלה מקנים תכונה הידרופילית לסיבי הקרטין שנמצאים בסביבה מימית בציטופלזמה.


שאלה מרכזית אחת לגבי מבנה רביעוני של אלפא קרטינים היא איזה סוג של קשר מחזיק את סלילי הקרטין ביחד במבנה מלופף. עוד לפני שפענוח מבנה גבישי של אלפא קרטינים, על בסיס מודלים של מבנה מלופף coiled coil , חוקרים נבאו כי במבנה מלופף סלילי אלפא נקשרים זו לזה בעזרת קשרים הידרופוביים בין שיירים אפולריים. במבנה של סליל אלפא ישנם 3.6 שיירים בכל סיבוב של סליל. בגלל מחזוריות זו, ישנו גם מחזוריות בנקודות מגע בין שני סלילים מלופפים. מחזוריות זו נראה במיקומם של שיירים אפולריים במקומות A ו-D במחזור שנקרא Heptad repeat של שבעה שיירים שמיוצגים באותיות ABCDEFG .  
לעומת שיירים בעלי מטען אלה כעת נתבונן בשיירים הידרופוביים במבנה של קרטין ע"י הפעלת הקישור של  
<scene name='Sandbox_K/Hydrophobic-residues/1' target='Coiledcoil'>שיירים הידרופוביים</scene>
 
כאן ניתן לראות כי שיירים הידרופוביים ממלאים את המרחב בין שתי מולקולות של קרטין ואכן הם אחראיים לקשר בין שתי המולקולות.
 
עוד לפני שפענוח מבנה גבישי של אלפא קרטינים, על בסיס מודלים של מבנה מלופף coiled coil , חוקרים נבאו כי במבנה מלופף סלילי אלפא נקשרים זו לזה בעזרת קשרים הידרופוביים בין שיירים אפולריים. במבנה של סליל אלפא ישנם 3.6 שיירים בכל סיבוב של סליל. בגלל מחזוריות זו, ישנו גם מחזוריות בנקודות מגע בין שני סלילים מלופפים.  
<ref name="PMID22705788" />
<ref name="PMID22705788" />
מחזוריות זו נראה במיקומם של שיירים אפולריים במקומות A ו-D במחזור שנקרא Heptad repeat של שבעה שיירים שמיוצגים באותיות ABCDEFG.


קביעת מבנה גבישי של קטעי 2B של קרטין חשפה כי רוב הקשרים בין שני הסלילים שיוצרים את הדימר המלופף הם קשרים הידרופוביים.
===מדוע קשרים בין סיבי קרטין הם קשרים הידרופוביים?===


פילמנטים בינוניים נמצאים בתוך הציטופלסמה בסביבה עשירה ביונים - אם הקשרים בין הסיבים היו בעיקר קשרים אלקטרוסטטיים, אז היונים בסביבת החלבונים היו יכולים להשפיע על הקשר באזורים החשופים של חלבונים אלה ובכך לשנות את המבנה. דווקא נוכחותם של קשרים הידרופוביים מאפשרת לחלבונים אלה להיקשר זה לזה גם בסביבה עשירה ביונים.  
פילמנטים בינוניים נמצאים בתוך הציטופלסמה בסביבה עשירה ביונים - אם הקשרים בין הסיבים היו בעיקר קשרים אלקטרוסטטיים, אז היונים בסביבת החלבונים היו יכולים להשפיע על הקשר באזורים החשופים של חלבונים אלה ובכך לגרום לפירוק הקשר בין הסיבים ולשינוי המבנה. דווקא נוכחותם של קשרים הידרופוביים מאפשרת לחלבונים אלה להיקשר זה לזה גם בסביבה עשירה ביונים.  


קצוות אמינו וקרבוקסי של קרטין אלפא, עשירים בחומצות אמינו מסוג Cys. תפקידם של קצוות אלה בקשרים בתוך הסיבים אינו ידוע, אבל ייתכן כי Cys אלו משתתפים ביצירה של קשרי דיסולפיד בין חלבונים ובכך מחזק את מבנה הסיב.
קצוות אמינו וקרבוקסי של קרטין אלפא, עשירים בחומצות אמינו מסוג Cys. תפקידם של קצוות אלה בקשרים בתוך הסיבים אינו ידוע, אבל ייתכן כי Cys אלו משתתפים ביצירה של קשרי דיסולפיד בין חלבונים ובכך מחזק את מבנה הסיב.
==תרשים רמצ'נדרן עבור קרטין==
<Structure load='3tnu' size='200' frame='true' align='right' caption='Ramachandran plot' scene='Sandbox_K/Ramachandran/2' />
על פי גרף רמצ'דרן ניתן לראות כי כל הקורדינטות של הדימר מופיעות באזור של אלפא הליקס ימני.


==מקורות==
==מקורות==
<div dir='ltr'>
<div dir='ltr'>
<references />
<references />
ref name=
ref name=
references /
PMID6186381
Retrieved from "https://proteopedia.org/Sandbox_K"