Sandbox K: Difference between revisions

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.  

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==

ביונקים ישנה משפחה גדולה של חלבונים מסוג קרטין שמתבטאים באופן ספציפי בתאים שונים. חלבונים אלה מראים שונות בגודלם ומשקלם המולקולרי נע בטווח בין 50 עד לכ-70 קילודלטון.  

המבנה הראשוני של קרטין נקבע לראשונה ע"י חוקר ישראלי שעבד באוניברסיטת שיקגו.  

<ref>PMID:6186381</ref> <ref>PMID:6191871</ref>

עבודות אלה חשפו כי ישנם שני סוגים של קרטינים שנקראו בשם קרטין מסוג I וקרטין מסוג II, באנגלית: Type I and Type II.  

אם קרטינים הם הומולוגיים ברצפם אז נשאלת השאלה, מה הם ההבדלים בין הקרטינים השונים?

קביעת רצפם של שני סוגי הקרטינים חשפה כי בחלבונים אלה הומולוגיה עיקרית נראית בחלק המרכזי של החלבונים שהוא באורך של כ-300 שיירים. לעומת חלק מרכזי זה, קצוות אמינו וקרבוקסי של הקרטינים מראים שונות גדולה. ההבדלים בגודלם של הקרטינים נובעים משונות באורכם של קצוות אמינו וקרבוקסי שנקראים בהתאמה הראש והזנב של מולקולת קרטין.

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.  

==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.

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.  

קביעת מבנה גבישי של קטעי 2B של קרטין חשפה כי רוב הקשרים בין שני הסלילים שיוצרים את הדימר המלופף 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.