Urease (Hebrew)

מבוא

האנזים אוראז הוא חלבון מקבוצת המטלופרוטאינים הקשור ליוני המתכת ניקל הדרושים לפעילותו ומסונתז על ידי צמחים, פטריות, ומספר חיידקים. אוראז שהופק משעועית זכה להיות האנזים הראשון לו נעשתה קיריסטלוגרפיה (1926).
אוראז מזרז הידרוליזה של אוריאה כדי ליצור אמוניה וחומצה פחמתית. אוראז הוא אחד האנזימים הבודדים הדורשים ניקל כדי לפעול . הניקל קשור לאוראז בקשר בעל אפיניות גבוהה מאד ורק דנטורציה או שימוש בחומצה חזקה יכולים לפרק את הקשר.
באורגניזם אנזים האוראז מווסת ע"י חלבונים נוספים. אחד החיידקים הידועים כבעלי אוראז הוא הליקובקטר פילורי, חיידק זה ידוע כמעורב ביצירת כיביים ובסרטן הקיבה. בצמחים נמצא בזרעי קטניות וכנראה יש לו תפקיד בנביטה.

תגובה אנזימתית

האוראז מזרז הידרוליזה של אוריאה לקבלת התוצר אמוניה וקרבמאט. תרכובת התוצר קרבמאט מתפוררת באופן ספונטני למולקולה נוספת של אמוניה וחומצה פחמנית:

בתמיסות מימיות, החומצה הפחמנית המשוחררת ושתי המולקולות של אמוניה נמצאות בשיווי משקל בין שתי צורותיהן (המיוננת והלא מיוננת), מה שמעלה את ה- pH לבסיסי יותר.

מבנה המולקולה

בצמחים אוריאז מורכב מפפטיד בעל יחידה אחת וזאת בניגוד לחיידקים בהם אוראז מורכב משתי תת יחידות α ו β ולעיתים גם γ . מבנה האוריאז בהליקובקטר פילורי גדול מאד גם יחסית לחיידקים אחרים ומסתו המולקולרית היא כ- 550 kDa. האתר הפעיל של האנזים נמצא בתת היחידה β וכולל שאריות חומצות אמינו שנמצאות בכל המבנה הראשוני ומביאים לקרבה במבנה השלישוני. מחקרים בנוגע למבנה באמצעות X-ray crystallography, קבעו שהשיירים הם היסטידין 136, היסטידין 138, ליזין 219, היסטידין 248, היסטידין 274, וספרטאט 362 הבאים במגע ישיר עם 2 יוני ניקל, אוריאה או מולקולת מים בתוך האתר הפעיל. בנוסף, היסטידין 322 הסמוך לאתר הפעיל משמש כבסיס בקטליזה. שני יוני ניקל (Ni2+) מופיעים בכל אתר פעיל, מאחר שלהליקובקטר יש שישה עותקים מכל אחת משתי תת היחידות, α ו β, ישנם שישה אתרים פעילים, ולכן קיימים 12 יוני ניקל לכל מולקולת האנזים הטעונה במלואה. (סצנה אטומי ניקל) למרות ההבדל בין מבנה האוראז בחיידק ובצמח האתר הפעיל דומה בשניהם. במיקרוסקופ אלקטרונים אוראז נראה כמבנה עגול עם חלל באמצע, האנזים בעל קוטר של 13 ננומטר ובעל סימטריה סיבובית. (סצנה כדורית)

גנטיקה

בהליקובקטר פילורי יחידת הגן של אוראז מורכבת משבעה גנים מקודדים כרומוזומלית, ונמצאים כעותק יחיד על הכרומוזום. הגנים UreA ו-UreB מקודדים את היחידות 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. יחידת המשנה של UreA של הליקובקטר היא יוצאת דופן במקצת בגלל רצף חומצות האמינו שלה המקודדות על ידי גן יחיד ureA, ואילו בכל מיני חיידקים אחרים הן תמיד מקודדות על ידי שני גנים נפרדים. ההשערה העולה היא ששני גנים קטנים יותר של מינים שונים התמזגו כדי ליצור את ה- אוריאז בהליקובקטר פילורי.

Function

Disease

Relevance

Structural highlights

This is a sample scene created with SAT to by Group, and another to make of the protein. You can make your own scenes on SAT starting from scratch or loading and editing one of these sample scenes.

</StructureSection>

References