האנזים ביתא סקרטאז

ביתא סקראטז הוא פרוטאזה (אנזים חותך חלבון). האנזים ביתא סקרטאז ידוע גם בשמות נוספים: אספרטיל פרוטאז 2 וממפסין, והוא מקודד על ידי הגן BACE. העניין הרב באנזים ביתא סקרטאז נובע מהיותו אחד המרכיבים המעורבים בגרימתה של מחלת האלצהיימר. בתמונה שלפניך מיוצגת השרשרת החלבונית של האנזים מקצה אחד שלה המיוצג בצבע כחול (הקצה ה -N טרמינלי) לקצה האחר המיוצג בצבע אדום (הקצה ה-C טרמינלי). על קצה N וקצה C בשרשרת החלבון.

פעילות האנזים ביתא סקרטאז

האנזים ביתא סקרטאז אחראי על חיתוך מולקולת חלבון השקועה בקרום תאי עצב, ואשר נקראת Amyloid Precursor Protein או בקיצור APP. מולקולת ה APP עוברת שני חיתוכים: האחד בחלקה החוץ תאי והשני בחלקה התוך תאי. החיתוך החוץ תאי מבוצע על ידי האנזים ביתא סקרטאז, כאשר הוא חותך את APP לשני חלקים: לחלק חיצוני הכולל 42 חומצות אמינו. תוצר חיתוך זה נקרא ביתא - אמילואיד. כאשר מצטבר בחלק החוץ תאי ביתא –אמילואיד בכמויות גדולות נוצרים משקעים שמהווים את הגורם הראשוני למותם של תאי עצב במחלת האלצהיימר. הגדם הנותר של APP השקוע בקרום התא ימשיך וייחתך על ידי אנזים אחר הנקרא גמא סקראטז. להלן איור הממחיש את פעולתו של ביתא סקרטאז.

מבנה

האנזים ביתא סקרטאז בנוי משרשרת חלבונית אחת (שרשרת A) המונה 501 חומצות אמינו. כמו כל חלבון גם אנזים זה מאופיין במבנה ראשוני (רצף חומצות האמינו המרכיבות את החלבון). . אם תלחץ על הכפתור "Toggle spin" ותעמוד על הכדור עם העכבר, יופיע שמה המקוצר של החומצה האמינית הנמצאת במקום זה בחלבון. כמו כן ניתן להתרשם של האנזים. המבנה השניוני מכיל סלילי אלפא. (alpha helix) מיוצגים בצבעים ורוד – סגול, ומארגון של (beta sheet) המיוצגים בצבע צהוב. המבנה השניוני נגזר מן המבנה הראשוני, ואילו המבנה השלישיוני נגזר משניהם גם יחד. רובה של השרשרת מצוי מחוץ לקרום התא וכולל את האתר הפעיל האחראי על חיתוך מולקולת הAPP בחלקה החוץ תאי. של האנזים, אליו נקשר ה APP , מכיל שתי חומצות אספרטיות (מסומנות בתמונת "האתר הפעיל" בצבע ורוד), ולכן האנזים נקרא אספרטיל פרוטאז. חלק נוסף של האנזים חוצה את ממברנת התא וחלק נוסף מצוי בחלק התוך תאי. בדגם המוצג בדף זה אנו צופים בחלקו החוץ תאי של האנזים בלבד, החלק המכיל את האתר הפעיל.

הקשר למחלת האלצהיימר

מחלת האלצהיימר היא המחלה השלישית השכיחה בקרב האוכלוסייה ושכיחותה עולה עם הגיל. עדות אישית על קשיי מחלת האלצהיימר אצל החולה ובני משפחתו, ניתן לקבל בסרט הבא.

בשל העלייה במשך החיים ישנו סיכוי גדול לעליה משמעותית במספר החולים במחלה. המחלה מתפתחת בהדרגה ובאה בתחילה לידי ביטוי באובדן קל של הזיכרון. לאחר זמן מה מאבד החולה עוד ועוד מיכולותיו הקוגנטיביות (השכליות) עד שהוא מפסיק לזהות את קרובי משפחתו, את סביבת מגוריו, ואף מאבד את יכולת הביטוי שלו. כמו כן נפגעות יכולותיו המוטוריות של חולה האלצהיימר עד לאובדן שליטה על פעילויות בסיסיות בגופו. הסיבה להתנוונות זו נעוצה בפגיעה מתמשכת בנוירונים (תאי עצב) במוחו של החולה. כיום ידועים חלק מן המנגנונים המולקולרים הגורמים לפגיעה בתאי העצב. ( פירוט בדף העבודה) . האנזים ביתא סקרטאז חותך אתAPP ,חלבון חוצה ממברנה, המצוי בריכוז גבוהה על גבי הקרומים של תאי עצב בחלקו החוץ תאי, כך שמתקבל מחוץ לנוירון חלבון בן 42 חומצות אמינו. חלבונים רבים שכאלו מצטברים בצברים שאינם מסיסים ואחר כך מצטברים למשקעים (פלאקים). משקעים אלו גורמים לשרשרת תהליכים בתאי העצב הסמוכים, שבסופה מתים תאי העצב. עצירת פעילותו של האנזים ביתא סקרטאז יכולה לסייע בהאטת קצב המחלה ויש שמקווים שגם למניעתה. עוד על גורמים נוספים המעורבים ביצירת המחלה והצעות נוספות למניעתה תוכלו למצוא במאמר מעניין באתר הידען ובסרטון הבא.

עיכוב פעולתו של ביתא סקרטאז

ביתא אמילואיד הוא, כאמור, אחד הגורמים המעורבים ביצירת מחלת האלצהיימר. על מנת למנוע את יצירת ביתא אמילואיד , ניתן לנסות לעכב את יצירתו. המעכב הינו מולקולה , הנקשרת לאנזים ביתא סקרטאז ומונעת את קשירתו ל. APP כאשר האנזים מעוכב מלהקשר ל APP ולחתוך אותו, נמנע המשך התהליך שיהפוך את APP לביתא אמילואיד.לפניך דגם המראה את . האזור בחלבון, אליו נקשר המעכב מודגש בדגם בצבע כתום. על מנגנוני עיכוב אנזימטי ניתן ללמוד בסרטון הבא.

הכרות עם ביתא סקרטאז - האם דרך טובה למציאת מזור לחולי האלצהיימר? - דף עבודה לתלמיד

לפניך דף עבודה המסתמך על ערך זה בפרוטאופדיה. היכנס לדף העבודה וענה עליו. בהצלחה. דף עבודה לתלמיד
: )
דף תשובות– הכניסה עם סיסמה בלבד