Urease (Hebrew)

From Proteopedia

אוראז

HELICOBACTER PYLORI UREASE (PDB code 1e9z)

Drag the structure with the mouse to rotate

מבוא

האנזים אוראז הוא חלבון מקבוצת המטאלופרוטאינים ואחד האנזימים הבודדים הדורשים ניקל כדי לפעול. הניקל קשור לאוראז בקשר בעל אפיניות גבוהה מאוד, ורק דנטורציה או שימוש בחומצה חזקה יכולים לפרק את הקשר.
אוראז מזרז הידרוליזה של אוריאה כדי ליצור אמוניה ופחמן דו חמצני. האוראז מיוצר על ידי צמחים, פטריות, ומספר חיידקים.
בצמחים, אוראז מורכב מחלבון בעל יחידה אחת, הוא נמצא בזרעי קטניות וככל הנראה בעל תפקיד בנביטה. אוראז שהופק משעועית זכה להיות האנזים הראשון שגובש והוגדר כחלבון[1] (1926).
אחד החיידקים הידועים כבעלי אוראז הוא הליקובקטור פילורי, חיידק זה ידוע כמעורב ביצירת כיביים וסרטן הקיבה. אוראז בהליקובקטור פילורי בנוי משש יחידות כשכל יחידה בנויה משתי תת יחידות. בהדמייה הראשית המציגה את האנזים אוראז, בהליקובקטור פילורי, בשלמותו, ניתן לראות את מורכבות החלבון, מספרן הרב של תת היחידות וגודלו הרב.
פעילותו של אנזים האוראז מווסתת על ידי חמישה חלבונים. ארבעה מתוכם מצויים באורגניזמים שונים ומסייעים בהכנסת יוני הניקל למולקולה. החלבון הנוסף, UreI הינו חלבון ייחודי לחיידק ההליקובקטור פילורי ואחראי על וויסות כניסת האוריאה לתא.

מבנה המולקולה

האוראז בהליקובקטור פילורי הוא חלבון גדול מאוד, ובנוי מיחידות רבות, 807 בכל יחידה (כל סוג חומצת אמינו מוצגת בצבע אחר), הבנויה מתת יחידות ו- , המבנה הראשוני של כל תת יחידה מורכב מ238 ח.א ו-569 ח.א בהתאמה, ומסתם המולקולרית של שתי תת היחידות היא כ-550kDa. הוא סלילי α ומשטחי β. בנוי מחומצות האמינו היסטידין 136, היסטידין 138, ליזין 219, היסטידין 248, היסטידין 274, ואספרטאט 362 המתקרבות במבנה השלישוני בעקבות יצירת קשרים בין מולקולריים ובאות במגע ישיר עם שני (המוצגים בלבן).
היסטידין 221 והיסטידין 322 הסמוכים לאתר הפעיל יוצרים קשר עם האוריאה והמים לזרוז תהליך הפיכת האוריאה לאמוניה, האתר הפעיל של האנזים נמצא בתת יחידה β. להליקובקטר שישה עותקים לכל אחת משתי תת היחידות, ו- , ולכן שישה אתרים פעילים למולקולת האנזים הטעונה במלואה.
למרות ההבדל בין מבנה האוראז בחיידק ובצמח האתר הפעיל דומה בשניהם. במיקרוסקופ אלקטרונים אוראז נראה במבנהכדורי חלול במרכז, האנזים בעל קוטר של 13 ננומטר ובעל סימטריה סיבובית.

תגובה אנזימתית

האוראז מזרז הידרוליזה של אוריאה לקבלת התוצרים אמוניה ופחמן דו חמצני:

בתמיסות מימיות, מולקולות האמוניה גורמות ל- pH להיות בסיסי יותר.

גנטיקה

צבר של שבעה גנים הנמצאים ברצף כעותק יחיד על הכרומוזום מקודדים ליצור האנזים אוראז ולוויסות פעולתו. הגנים UreA ו-UreB מקודדים את היחידות α וβ בעלות המסה המולקולרית של כ- 26.5kDa ו-60.3kDa בהתאמה. שישה עותקים של כל תת יחידה מתחברים עצמאית באופן ספונטני ליצירת האנזים הפעיל. הגנים ureE, ureF, ureG, and ureH מקודדים לחלבונים UreE, UreF, UreG, and UreH, שמסייעים בהכנסתו של יון הניקל לאנזים, הימצאותם של יוני הניקל הכרחיים לפעילותו. הגן ureI הוא גן מווסת המיועד לקידוד תעלות אוריאה ספציפיות בממברנה שנפתחות כאשר הpH נמוך על מנת לאפשר מעבר של אוריאה, ונסגרות כאשר הpH גבוה בכדי למנוע גישה של הסובסטרט לאוראז הציטופלסמתי.

מחלות

הליקובקטר פילורי הינו חיידק גראם שלילי, שביכולתו לפתח מושבות על דפנות הקיבה ועל התריסריון. הליקובקטר פילורי עמיד בפני החומציות הגבוהה שבקיבה וזאת משום יכולתו לייצר סביבה בסיסית, שבתוכה הוא מסתתר ונשאר מוגן. החיידק המתיישב בקיבה עשוי לגרום לתהליך דלקתי כרוני. זיהום בחיידק זה עלול לגרום להתפתחות כיב דלקתי של רירית הקיבה או שאתות (גידולים) בקיבה. כאשר מאובחנות מחלות אלו יש לאתר את מקור הזיהום ולספק טיפול תרופתי במידת הצורך.