Peptidyl-tRNA hydrolase 2, mitochondrial (Hebrew)
From Proteopedia
Contents |
רנ״א מוביל הידרולאז 2 מיטוכונדריאלי
|
תהליך התרגום
תהליך התרגום הוא תהליך ביולוגי חיוני המתרחש בכל תאי היצורים החיים ומשמש לייצור חלבונים. החלבונים מבצעים את רוב התהליכים בתאים חיים כולל תפקידים קטליטיים ,מעורבים ביצירת מבנה התא , העברת אותות ועוד.תהליך התרגום מתרחש על ידי הריבוזום שהינו קומפלקס גדול העשוי מחלבון ומרנ"א . הריבוזום נקשר למולקולות של רנ"א שליח (m-RNA) המורכבות מנוקלאוטידים ועל בסיסם הוא מייצר חלבונים, כל שלושה נוקלאוטידים (אבני הבניין של הרנ"א ) מרכבים קודון שמקודד לחומצת אמינו מסוימת . יצירת החלבון על סמך רצף הקודונים נעשית על ידי מולקולות רנ"א מוביל (t-RNA) שנקשרות לרנ"א שליח ונושאות את חומצת האמינו המתאימה .כל חומצת אמינו חדשה שמתווספת מייצרת קשר פפטידי עם חומצת האמינו הקודמת. באופן הזה נוצר רצף של חומצות אמינו אשר מהוות את החלבון השלם המתקפל לאחר מכן לצורתו התלת – ממדית הפעיל, הקוד מאפשר לתא ליצור חלבונים בעלי רצף קבוע וחזוי מראש עם מבנה ותפקיד . שלבי תהליך התרגום בתמונות הבאות (מימין לשמאל )מתוארת בניית שרשרת חומצות אמיניות קצרה באורך 5 חומצות אמיניות בלבד.
 |  |  |  |  |
החשיבות של בקרה בתהליך התרגום
למרות החשיבות הרבה של תהליך התרגום ליצירת חלבונים תקינים ופעילים ,לעיתים תהליך זה עלול להסתיים מוקדם מדי כתוצאה מכך זה יוביל ליצירת חלבונים לקויים לא פעילים. סיום מוקדם גורם להצטברות של חלבונים לקויים בתא וזה יכול להיות רעיל יכול לפגוע בתפקוד התאי , לכן קיימים מנגנוני בקרה שמטרתם לזהות ולהתמודד עם יצירת החלבונים הלקויים . אחד מהמנגנונים החשובים הוא פעילות האנזים רנ״א מוביל הידרולאז (PTRH2 ) אשר משחרר את החלבון ממולקולת t-RNA תהליך המאפשר לתא להשמיד את החלבון הלקוי וכך התא מבטיח שרק חלבונים תקינים ופעילים משתתפים בתהליכים חיוניים בתא במקום להיות רעילים לתאים בנוסף לתפקידו של PRTH2 בתהליך בקרת התרגום, מחקרים הראו שחלבון זה חשוב להישרדות תאים מעורב בבקרת התמיינות התאים , והוא אחראי על השמדה של תאים לא תקינים (סרטניים ) PRTH2 מווסת רמת הביטוי של Bcl2 המעורב תהליך האפפטוזיס (מוות תאים מתוכנן) ולכן אם החלבון PRTH2 לא עובד לא יהיה ביטוי של חלבון Bcl2 ורמת ההישרדות תהיה גבוהה .
מבנה
|
החלבון PTRH2
רוב החלבונים התרגום שלהם נעשה בציטופלזמה אך יש גם חלבונים שהתרגום שלהם הוא במיטוכונדריה. למיטוכונדריה יש DNA משלה המקודד בעיקר לחלבונים מיטוכונדריאלים בנוסף המיטוכונדריה מקודדת למולקולות tRNA וקיימים ריבוזומים הפועלים במיטוכונדריה. החלבון המתואר בערך זה מעורב בתהליך התרגום במיטוכונדריה. חלבון זה כולל 62 חומצות אמינו בקצה ה N טרמינלי שאחראיות למעבר החלבון למיטוכונדריה (signal peptide ) רצף זה לא מוצג במבנה שגובש. משקלו המולקולרי של החלבון PTRH2 הינו 119 קילו-דלטון (KDa) החלבון מורכב . חלבון זה הינו. (תת יחידה אחת מסומנת ב צבע כחול ותת יחידה שניה בצבע כחול בהיר). כל תת יחידה מורכבת משני חלקים (מתחמים) עיקרים : חלק ראשון הוא רצף סיגנל -רצף חומצות אמינו בתחילת החלבון משמש ככתובת להובלת החלבון למיטוכונדריה ששם הוא ממלא את תפקידו הביולוגי (החלק הזה אינו מוצג במבנה המוצג בערך זה), והחלק השני אחראי על ההידרוליזה הקטליטית המשמש לפעילות החלבון. המתחם הקטליטי (המוצג בערך – מחומצת אמינו 63 עד 179 בחלבון המלא) מעורב בתפקיד החיוני של החלבון ובהישרדות התא כמו כל חלבון, גם חלבון זה מאופיין בשלוש רמות מבנה: מבנה ראשוני שמתאר את רצף חומצות האמינו של החלבון, שמתייחס לקיפולים המקומיים של החלבון הכוללים סלילי אלפא (צבועים בזהב) וחמישה משטחי בטא (צבועים בכחול), המקטע 80-99 צבוע כחול-אפור הינו סליל האלפא הליקס הכי גדול במבנה והוא מעורב בקישור לחלבונים שונים קישור חלבונים דרך אזור זה יכול להשפיע על מגוון פונקציות תאיות ותהליכים כמו העברת אותות ,ותהליכים מטבוליים וויסות פעילות חלבונים שונים . עמדה 85 (צבע כחול) המכילה את חומצת האמינו גלוטמין היא חלק חשוב עם חומצת האמינו תראונין בעמדה 157(צבע אדום), חומצת האמינו אספרטט בעמדה 145(צבע ירוק) ,וחומצת האמינו ליזין בעמדה 81 (צבע ורוד) . רשת אינטראקציות זו מייצבת את החלבון ועוזרת לשמור על המיקום הנכון של סליל האלפא המרכזי בין סלילי האלפא ומשטחי הבטא, דבר החשוב לקיפולו ,שמירת המבנה התלת ממדי ופעילותו. חומצות האמינו גלוטמין בעמדה 85 (צבע ארגמן) , ליזין בעמדה 81 (צבע אדום),ותראונין בעמדה 157 (צבע ירוק) הינם חלק . החומצה אמינו תירוזין (בצבע ירוק) נמצאת באינטראקציות עם עמדות סמוכות כולל קשרי מימן ואינטראקציות הידרופוביות שהם חשובות לקיפול החלבון ולפונקציה של החלבון .
מחלות
IMNEPD היא מחלה נדירה הנגרמת על ידי מוטציות בגן PTRH2 ומשפיעה על מערכות הנוירולוגית ,האנדוקרינית והלבלב .המחלה קיימת באוכלוסיות שונות ברחבי העולם כולל קהילות ערביות . חומרת המחלה נעה בהתאם לסוג המוטציה בגן PTRH2 ומאופיינת בספקטרום רחב של תסמינים כולל פיגור התפתחותי , בעיות שמיעה, אטקסיה (קשיים בשמירה על שיווי משקל) ובעיות בלבלב . מוכרות מספר מוטציות בחלבון שמובילות למחלה כאשר כל מוטציה משפיעה באופן שונה על החלבון
- מוטציית החלפת חומצות אמינו בעמדה 85 (צבע זהב)במקום הגלוטמין (Q) לפרולין(P)
רוב החלבונים התרגום שלהם נעשה בציטופלזמה אך יש גם חלבונים שהתרגום שלהם הוא במיטוכונדריה. למיטוכונדריה יש DNA משלה המקודד בעיקר לחלבונים מיטוכונדריאלים בנוסף המיטוכונדריה מקודדת למולקולות tRNA וקיימים ריבוזומים הפועלים במיטוכונדריה. החלבון המתואר בערך זה מעורב בתהליך התרגום במיטוכונדריה. חלבון זה כולל 62 חומצות אמינו בקצה ה N טרמינלי שאחראיות למעבר החלבון למיטוכונדריה (signal peptide ) רצף זה לא מוצג במבנה שגובש.
- 43Kfs*11:
מוטציה שגורמת להסטת מסגרת הקריאה של הקודונים של הדנ"א וזה מוביל לסיום מוקדם של תהליך התרגום לאחר 11 חומצות אמינו . כתוצאה מכך נוצר חלבון מקוצר ולא פונקציונלי
- המוטציה Y94N:
מתארת החלפת חומצה אמינו מתירוזין (Y) לאספרגין (N)בעמדה 94 (צבע סגול). העמדה 94 הינה חלק מהאלפא הליקס הגדול ( בעמדות 80-99) שמתפקד כאתר קישור לחלבונים אחרים, כתוצאה מכך משפיעה המוטציה באופן שלילי על האינטראקציות בין החלבון PTRH2 לחלבונים אחרים
-
המוטציות בעמדה 108 (צבע ורוד) ובעמדה 110(כחול בהיר) :
גורמות ליצירת חלבון PRTH2 מקוטע. המוטציה W108 יוצרת קודון סיום מוקדם, והמוטציה 110 היא מיצירת קודון סיום מוקדם שגורמת לסינתזת החלבון ללא חלק מממתחם ההידרוליזה הקטליטית של החלבון. שתי המוטציות משפיעות על אורך החלבון הנוצר וכתוצאה על יכולתו לבצע את הפונקציה שלו.
חשוב לזכור שמוטציות באנשים שונים יכולה להיות שונות בהתבטאות המחלה ,התובנה שביטוי הפנוטיפ משתנה באופן משמעותי בגלל שהוא תלוי בגורמים גנטיים נוספים ,סביבתיים ואינטראקציות בין גנים לסביבה .
שאלות
מקורות
- Sharkia, R., Jain, S., Mahajnah, M., Habib, C., Azem, A., Al-Shareef, W., & Zalan, A. (2023). PTRH2 Gene Variants: Recent Review of the Phenotypic Features and Their Bioinformatics Analysis. Genes, 14(5), 1031. https://www.mdpi.com/2073-4425/14/5/1031
- Huang, H., Wang, S., Yao, X. et al. PTRH2: an adhesion regulated molecular switch at the nexus of life, death, and differentiation. Cell Death Discov. 6, 131 (2020). https://doi.org/10.1038/s41420-020-00357-0
- מכון דוידסון. (2015, ספטמבר 7). איך נוצר תהליך התרגום. מכון דוידסון לחינוך מדעי. נלקח מ https://davidson.weizmann.ac.il/online/askexpert/life_sci/%D7%90%D7%99%D7%9A-%D7%A0%D7%95%D7%A6%D7%A8-%D7%AA%D7%94%D7%9C%D7%99%D7%9A-%D7%94%D7%AA%D7%A8%D7%92%D7%95%D7%9D
- מטח - נחשון. (n.d.). התא – מבנה ותפקוד מ-DNA לחלבון [מצגת PowerPoint]. מתוך https://misgav.iscool.co.il/LinkClick.aspx?fileticket=f58X85a83ZU%3D&tabid=514&mid=14011&language=he-IL
