Keratin (hebrew)

From Proteopedia

(Difference between revisions)
Jump to: navigation, search
Current revision (20:13, 5 July 2016) (edit) (undo)
 
(84 intermediate revisions not shown.)
Line 1: Line 1:
-
<Structure load='3TNU' size='350' frame='true' align='left' caption=' מקטע סלילי אלפא מקרטין 14 ומקרטין 5' scene='72/728331/Opening/1' />
+
=<div style="text-align:right;direction:rtl;">קרטינים</div>=
-
 
+
-
=<div style="text-align:right;direction:rtl;">קרטין</div>=
+
 +
[[Image:HEK.jpg|200px|left|thumb|קרטינוציטים אפידרמליים באדם<br>אינמונופלורוסנציה<br> לקוח מתוך:
 +
<br>
 +
https://www.cellapplications.com/human-epidermal-keratinocytes-hek
 +
]]
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
 +
קרטינים הם קבוצה של חלבונים מבניים המאורגנים במבנה של סיבים, הנקראים סיבי ביניים (intermediate filaments). מוכרים עשרות חלבוני קרטין, הממוספרים במספרים שונים. <br>
 +
הקרטינים מתחלקים לשתי קבוצות: קרטין α - מרכיב את העור, השיער, הצמר, הקרניים, הציפורניים והפרסות של יונקים, וקרטין β - הקשה יותר מקרטין α ומרכיב את הקשקשים והציפורניים של זוחלים, שריוני צבים, וכן את הנוצות והמקור אצל עופות.<br>
-
[https://www.youtube.com/watch?v=IAAt_MfIJ-Y מערכת הכסות] בגופם של יצורים חיים מורכבת מהעור, השיער והציפורניים. המערכת כוללת תאים מתים, מינרלים וחלבונים ותפקידה העיקרי לספק לנו הגנה מהסביבה.
+
הקרטינים חיוניים לתמיכה מבנית בתא ולהקניית גמישות וחוזק. בנוסף הם מעורבים בבקרה של תהליכים תאיים כגון גדילה, שגשוג ומוות<ref> Schmidt R, Melino G, Candi E, The cornified envelope: a model of cell death in the skin
-
<br>
+
,Nature Reviews Molecular Cell Biology 2005, 6, 328-340.
-
יצירת מערכת הכסות מתרחשת בתהליך שנקרא [https://www.youtube.com/watch?v=OKosGSm7Ps4 התקרנות] ( keratinization ) . בעומק העור נמצאים תאים [https://en.wikipedia.org/wiki/Keratinocyte קרטינוציטים] בעלי כושר חלוקה. הם מתחלקים ודוחפים את התאים הבוגרים יותר כלפי מעלה. במהלך התנועה כלפי מעלה מאבדים הקרטינוציטים את הגרעין, מתים ומצטמקים, עד שבשכבה העליונה מצויים תאים מתים שטוחים ומלאי קרטין. כל התהליך, מיצירת תא בשכבה הבסיסית ועד שהוא נושר, נמשך כשבועיים עד ארבעה שבועות.
+
</ref>.
-
<ref> The cornified envelope: a model of cell death in the skin
+
<br><br>
-
Eleonora Candi, Rainer Schmidt & Gerry Melino
+
 
-
Nature Reviews Molecular Cell Biology 6, 328-340 (April 2005)
+
הקרטינים מיוצרים בתאים קרטינוציטים.
-
http://www.nature.com/nrm/journal/v6/n4/fig_tab/nrm1619_F2.html.
+
בתמונה משמאל נראית צביעה פלורוסנטית של תאי עור באדם. <br>
-
</ref>
+
בתמונה (A) נראית שכבה של קרטינוציטים, בתמונה (B) קרטין 18 מסומן באדום ואילו בתמונה (C) נראה מודל של התארגנות שכבות הקרטינוציטים
 +
ב[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%93%D7%A8%D7%9E%D7%99%D7%A1 אפידרמיס]
 +
(עילית העור). לצפייה בסרטון המתאר את התארגנות הקרטינוציטים באפידרמיס, הכנסו לקישור [https://www.youtube.com/watch?v=OKosGSm7Ps4 הבא].
</P>
</P>
<br>
<br>
- 
-
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">סוגי קרטין</div>==
 
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
-
ישנם שני סוגים של חלבוני קרטין:
+
סיבי הקרטין מעוררים ענין רב בעולם המחקר, התעשייה והרפואה בגלל המגוון הגדול שלהם, המחלות הנגרמות בעקבות פגיעה בהם והיישומיים בתחום טיפוח ועיצוב השיער.
<br>
<br>
-
1. קרטין α - מרכיב את העור, השיער, הצמר, הקרניים, הציפורניים והפרסות של יונקים.
 
-
<br>
 
-
2. קרטין β - קשה יותר מקרטין α ומרכיב את הקשקשים והציפורניים של זוחלים, שריוני צבים, וכן את הנוצות והמקור אצל עופות.
 
- 
-
[[Image:HEK.jpg|200px|right|thumb|
 
-
קרטינוציטים אפידרמליים באדם
 
-
<br>
 
-
אינמונופלורוסנציה
 
-
<br>
 
-
(A)- שכבה של קרטינוציטים
 
-
<br>
 
-
(B)- קרטין 18 מסומן באדום
 
-
<br>
 
-
(C)- מודל תלת מימדי של קרטינוציטים
 
-
<br>
 
-
לקוח מתוך:
 
-
<br>
 
-
https://www.cellapplications.com/human-epidermal-keratinocytes-hek
 
-
]]
 
-
<br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br>
 
</P>
</P>
-
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">מבנה קרטין</div>==
 
 +
 +
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">מבנה החלבון </div>==
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
-
קרטינים מאופיינים ב<scene name='72/728331/Amino_acid/2'>מבנה ראשוני</scene> עשיר בחומצות אמינו קטנות כ<scene name='72/728331/Gly_and_ala/1'>גליצין ואלנין</scene> (מסומנות בהדמיה בצבע אדום).
+
<scene name='72/728331/Amino_acid/2'>הרצף הראשוני</scene>
-
<br>
+
(כל סוג חומצה אמינית מוצג בהדמיה בצבע אחר)
-
המבנה השניוני של קרטינים מתאפיין בראש (קצה N) וזנב (קצה C) שביניהם מספר <scene name='72/728331/Alpha_helix/1'>סלילי אלפא</scene> (הסלילים מסומנים בהדמיה בצבע ירוק),
+
של הקרטינים משתנה מחלבון לחלבון,
-
<ref>
+
אך המבנה השניוני שלהם שמור וכולל: אזור ראש (קצה N), אזור זנב (קצה C) ואזור מרכזי. האזור המרכזי בקרטינים הוא בעל אורך שמור והוא מכיל ארבעה <scene name='72/728331/Alpha_helix/1'>סלילי אלפא</scene>
-
http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3TNU
+
 
-
</ref>
+
(ההדמיה מציגה מקטע מתוך שני סיבי קרטין צמודים, בכל סיב מוצג, בצבע ירוק, סליל אלפא אחד מתוך ארבעה).
-
כמתואר בתמונה:
+
ככל הידוע, אזור האלפא הליקסים בחלבון הוא האזור המרכזי המאפשר לחלבונים להקשר לחלבונים נוספים וליצור סיבים מבניים. <br> בשרטוט ניתן לראות את אזורי הראש והזנב בקצוות ואת אזורי האלפא הליקס בירוק (השרטוט להמחשה בלבד, גודל המתחמים אינו זהה בין הקרטינים השונים).
 +
<br><br>
</P>
</P>
-
<p dir='rtl'>
+
[[Image:מבנה_כללי_קרטין_מתוקן.jpg|right|]]
-
<br>
+
<br><br><br><br>
-
[[Image:helix.jpg]]
+
-
</P>
+
-
<br>
+
-
<p dir='rtl'>
+
-
אזורי הראש והזנב שונים בין הקרטינים השונים אך האזור המרכזי, של מספר הליקסים, שמור בין קרטינים שונים ואורגניזמים שונים.
+
-
<br>
+
-
סיבי קרטין מורכבים מהטרודימרים כלומר, חיבור של שני קרטינים שונים היוצרים ביחד סליל. במודל התלת מימדי בערך זה מתוארים מקטעים מתוך החלבונים השלמים קרטין 14 וקרטין 5. בתרשים מתואר מיקום המקטע מקרטין 14 בתוך החלבון השלם:
+
-
<br>
+
-
[[Image:helix 333 418.jpg]]
+
-
<br>
+
-
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">סיבי קרטין</div>==
+
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">התארגנות החלבונים במבנה סיב</div>==
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
-
חלבוני קרטין מסוג 1 וחלבוני קרטין מסוג 2 מתחברים ביניהם ליצירת סיבי קרטין. הסיבים נוצרים באמצעות מספר סוגים של קשרים כימיים. קשרים אלו תורמים לחיזוק הסיבים וליצירת רקמות חזקות ובלתי מסיסות.
+
קרטינים מחולקים (על פי מידת חומציות) לשתי תתי קבוצות: 28 קרטינים מסוג I ו26 קרטינים מסוג II.
-
<br>
+
חלבון קרטין (היחידה המונומרית) מסוג I נקשר במקביל לחלבון קרטין מסוג II, כך שמתקבל מבנה של סליל כפול. הסליל הכפול נקשר בקישור הופכי (antiparallel) לסליל כפול נוסף ונוצר מבנה של טטרמר.<br>
-
סוגי קשרים כימיים בסיבי קרטין:
+
[http://www.pha.jhu.edu/~ghzheng/old/webct/note2_5.files/16_016.jpg מבנה הטטרמר] מהווה את יחידת הבסיס ליצירת הסיב.
-
<br>
+
<br><br>
</P>
</P>
 +
[[Image:K1K10.jpg|300px|left|thumb|K1/K10 מודל חישובי להטרודימר]]
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
-
'''1.קשרי מימן''' - הקרטין מכיל בעיקר חומצות אמינו קטנות, כגליצין ואלנין. כיוון שהקבוצות הצדדיות של חומצות אמינו אלו קטנות אין הפרעה מרחבית ליצירת קשרי מימן בין קבוצה קרבוקסילית לקבוצה אמינית בשרשראות פפטידיות סמוכות. כתוצאה מכך, נוצר מבנה צפוף וקשיח והשרשראות המולקולריות נוטות להיכרך זו סביב זו וליצור סיבים. מבנה צפוף זה הופך את החלבון לבלתי ניתן לעיכול משום שהקשרים אינם חשופים לאנזימים במערכת העיכול.
+
הבנת מבנה הסיבים דורשת גיבוש של הסיב. עם זאת, עד היום לא הצליחו לגבש את הסיבים בשלמותם בגלל האופי בו תת היחידות מחוברות ביניהן, בגלל מחסור באמצעים לקשור את תת היחידות במהלך הגיבוש, ובגלל השוני המבני הגדול בין סיבים שונים. לכן, גובשו מקטעים מתוך הסיבים ולא הסיבים בשלמותם.
<br>
<br>
-
קשרי מימן עלולים להיפגע עקב ספיחת מים של הקרטין ובנוסף הם מסוגלים להישבר במקרים של מגע עם תמיסות מרוכזות של מלחים מסוימים.
 
-
<br>
 
-
</P>
 
-
<br>
 
-
<p dir='rtl'>
 
-
'''2. <scene name='72/728331/Negetive_positive_residues/2'>קשרי מלח</scene>''' - קשרים יונים. לקשרים אלו תפקיד חשוב בקישור בין שרשרות הקרטין. הם נוצרים בעיקר בסביבה חומצית חלשה, כאשר בסביבה חומצית חזקה או בסיסית קשרי המלח נעלמים והקרטין נחלש.
 
-
</P>
 
-
<br>
 
-
<br>
 
-
<p dir='rtl'>
 
-
'''3. <scene name='72/728331/Cys_bonds/1'> קשרים גופרתיים (דיסולפידים)</scene> '''- קשרים קוולנטים בין אטומי גופרית של שני ציסטאינים.
 
-
<br></P>
 
-
<br><p dir='rtl'>
 
-
'''4. <scene name='72/728331/Hidrofobic_residdu/1'>קשרים הידרופוביים</scene>''' - קשרים בין קבוצות הידרופוביות.
 
-
</P>
 
 +
במודל התלת מימדי בערך זה מוצג מקטע מתוך ההטרודימר של קרטין 14 וקרטין 5 (K14/K5).
 +
המקטע כולל את חומצות האמינו בעמדות 382-476 בקרטין 5, וחומצות האמינו בעמדות 332-421 בקרטין 14.
 +
<br>
 +
להמחשת המקטע המתואר במודל התלת מימדי, מצורף איור של מבנה, המנובא בשיטות חישוביות, של הטרודימר קרטין 1-קרטין 10.
 +
על האיור מסומן בעיגול ובחץ האזור המקביל להטרודימר K14/K5 המתואר בערך זה.<ref> האיור מעובד מתוך:
 +
Bray DJ, Walsh TR, Noro MG, Notman R, Complete Structure of an Epithelial Keratin Dimer: Implications for Intermediate Filament Assembly,Fig1.d, PLoS One, 2015; 10(7).doi:10.1371/journal.pone.0132706 PMCID: PMC4504709.http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0132706
 +
</ref></P>
 +
<br><br>
 +
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">הקשרים הכימיים המחזיקים את סיבי הקרטין</div>==
 +
<Structure load='3TNU' size='300' frame='true' align='left' caption=' מקטע סלילי אלפא מקרטין 14 ומקרטין 5' scene='72/728331/Opening/3' />
 +
<p dir='rtl'>
 +
סיבי הקרטין מוחזקים באמצעות מספר קשרים כימיים: קשרים דיסולפידים היכולים להיווצר בין שיירי
 +
<scene name='72/728331/S_groups/2'>ציסטאין</scene> (מסומנים בהדמיה באדום),
 +
<scene name='72/728331/Hidrofobic_residdu_new/1'>קשרים הידרופוביים</scene>,קשרי מימן וקשרים יונים, היכולים להיווצר בין <scene name='72/728331/Negetive_positive_residues/3'>שיירים טעונים</scene>
 +
(מסומנים באדום ובורוד).<ref>Fig1.cלמפת הקשרים ליחצו על הקישור ל <br>
 +
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3864793/figure/F1/<br>
 +
מתוך:Lee CH, Kim MS, Chung BM, Leahy DJ, Coulombe PA, Structural basis for heteromeric assembly and perinuclear organization of keratin filaments,Nat Struct Mol Biol, 2012 Jun 17; 19(7),
 +
</ref>
 +
<br><br>
 +
קשר דיסולפידי ייחודי נמצא בחומצה אמינית
 +
<scene name='72/728331/Cys367/2'>ציסטאין בעמדה 367</scene> (מסומנת באדום).
 +
הציסטאין בעמדה זו, שמור בין אורתולוגים שונים.
 +
השייר של
 +
החומצה האמינית ציסטאין בעמדה 367 פונה כלפי חוץ ויוצר קשר דיסולפידי עם ציסטאין בעמדה 367 נוסף בהטרודימר שני. המבנה שנוצר בין ההטרודימרים הוא
-
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">קרטין בשיער</div>==
+
<scene name='72/728331/Tetramer_cys367/4'>מבנה בצורת X</scene>.
-
<p dir='rtl'>
+
<br>
-
השערה היא סיב המורכב משלוש שכבות - ליבה (מדולה), קורטקס, ומעטפת קשקשים דמויי רעפים. <br>חלבון הקרטין נמצא בשכבת הקורטקס ומהווה מרכיב מרכזי בה.<br>
+
ככל הנראה, מבנה מיוחד זה מעורב בקביעת הצורה והגודל של הגרעין בקרטינוציטים הנמצאים בתחילת ההתמיינות שלהם<ref>
-
צורת השיער מושפעת מ
+
Lee CH, Kim MS, Chung BM, Leahy DJ, Coulombe PA, Structural basis for heteromeric assembly and perinuclear organization of keratin filaments,Nat Struct Mol Biol, 2012 Jun 17; 19(7)
-
[http://web.macam98.ac.il/~litami/iritmoshe/10.htm הקשרים הכימיים]
+
</ref>.
-
הקיימים בין סיבי הקרטין ואילו איכות השיער תלויה בכמות הקרטין שהזקיק מייצר. ככל שמיוצר יותר קרטין כך השיער עבה וחזק יותר.
+
-
<br>
+
</P>
</P>
 +
<br><br><br><br><br><br><br><br><br>
-
[[Image:Hair.jpg|200px|right|thumb| http://www.hairkeratins.com/מבנה השערה לקוח מתוך]]
 
-
<br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br>
 
- 
- 
-
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">מחלות הקשורות לחלבון</div>==
 
 +
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">היבטים יישומיים ברפואה ובתעשייה</div>==
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
-
 
+
התסמונת הגנטית הראשונה שזוהתה, הקשורה לסיבי ביניים, היא תסמונת epidermolysis bullosa simplex. בתסמונת זו מתרחשת מוטציה בהטרודימר K14/K5 הגורמת לפגיעה מכנית בתאים הקרטינוציטים באפידרמיס. כתוצאה מכך, מופיעות על עורו של החולה
-
קיימות מחלות שונות הקשורות בייצור לא תקין של קרטין.
+
[http://wiki.ggc.edu/images/9/97/Img0042.jpg שלפוחיות]
 +
המהוות פגיעה אסטתית חמורה וגורמות לכאבים חזקים.<br>
 +
מיפוי המבנה הקריסטלוגרפי של ההטרודימר K14/K5, הראה שמוטציות רבות, הגורמות למחלות, משפיעות על חומצות אמינו ששרשרות הצד שלהן מעורבות ביצירת מבנה הסליל הכפול.
 +
אזור הידוע כחשוב ביצירת המבנה הסיבי של החלבון הוא
 +
<scene name='72/728331/C_prime/1'>רצף חומצות אמינו בקצה C'</scene>
 +
(מסומן בהדמיה באדום)
 +
של המקטע שגובש.
 +
רצף זה שמור מאוד בין כל חלבוני סיבי הביניים והוא המאפשר יצירת קשרים לא-הידרופוביים בין הקרטינים.
 +
מוטציות באזור זה פוגעות ביצירת המבנה הסיבי וגורמות למחלות שונות
<ref>
<ref>
-
http://www.nhw.co.il/%D7%9E%D7%97%D7%9C%D7%95%D7%AA-%D7%A2%D7%95%D7%A8.html
+
Chamcheu JC, Siddiqui IA, Syed DN, Adhami VM, Liovic M, Mukhtar H, Keratin Gene Mutations in Disorders of Human Skin and its Appendages, Arch Biochem Biophys. 2011 Apr 15; 508(2): 123–137, doi:10.1016/j.abb.2010.12.019, PMCID: PMC3142884
</ref>
</ref>
-
</P>
+
<ref>
-
<p dir='rtl'>
+
Chan YM, Yu QC, LeBlanc-Straceski J, Christiano A, Pulkkinen L, Kucherlapati RS, Uitto J, Fuchs E, Mutations in the non-helical linker segment L1-2 of keratin 5 in patients with Weber-Cockayne epidermolysis bullosa simplex,J Cell Sci. 1994 Apr;107 ( Pt 4):765-74.</ref>.
-
אקנה
+
-
היפרקרטוזיס
+
-
[[Image:Hyperkeratosis.jpg]]
+
-
</P>
+
-
==<div style="text-align:right;direction:rtl;"> הפניות</div>==
+
-
 
+
-
<p dir='rtl'>
+
-
<references/>
+
<br>
<br>
-
 
+
מוטציה נקודתית, למשל, בחומצה אמינית
-
<br>
+
<scene name='72/728331/R416/1'> ארגנין בעמדה 416</scene>
-
דף עבודה לתלמיד
+
בקרטין 14(מסומנת באדום)
 +
גורמת לפגיעה בקשר יוני הנוצר על ידי החומצה, ולמחלה שסופה במוות
 +
<ref>
 +
Coulombe PA, Hutton ME, Letai A, Hebert A, Paller AS, Fuchs E, Point mutations in human keratin 14 genes of epidermolysis bullosa simplex patients: genetic and functional analyses, Cell, 1991 Sep 20; 66(6):1301-11.
 +
</ref>.
<br>
<br>
-
 
+
הבנה מעמיקה של מבנה הקרטינים ואופן ההתארגנות שלהם כסיבים, תאפשר לסייע לחולים רבים הסובלים כיום ממחלות חשוכות מרפא<ref>Coulombe PA, Kerns ML, Fuchs EJ, Epidermolysis bullosa simplex: a paradigm for disorders of tissue fragility, Clin Invest, 2009 Jul;119(7):1784-93.
 +
</ref>.
 +
<br><br>
 +
היבט נוסף בו תורמת הבנת מבנה הקרטינים הוא בייצור מוצרי טיפוח ועיצוב שיער. בתהליכים של החלקת ועיצוב שיער משתמשים בחומרים כימיים המשנים את הקשרים השונים הבונים את השערה, ביניהם: קשרים דיסולפידים וקשרים יונים. פירוק הקשרים וחיבורם מחדש מאפשר לשנות את מבנה השיער. לקריאה נוספת בנושא זה הכנסו לקישור
 +
[http://davidson.weizmann.ac.il/online/askexpert/life_sci/%D7%9B%D7%99%D7%A6%D7%93-%D7%94%D7%97%D7%9C%D7%A7%D7%AA-%D7%A9%D7%99%D7%A2%D7%A8-%D7%9E%D7%AA%D7%A8%D7%97%D7%A9%D7%AA-%D7%95%D7%9E%D7%93%D7%95%D7%A2-%D7%97%D7%9C%D7%A7-%D7%9E%D7%94%D7%A9%D7%99%D7%98%D7%95%D7%AA-%D7%94%D7%9F-%D7%94%D7%A4%D7%99%D7%9B%D7%95%D7%AA-%D7%95%D7%90%D7%97%D7%A8%D7%95%D7%AA-%D7%9C%D7%90-%D7%90%D7%95%D7%A8%D7%9C%D7%99 הבא].
</P>
</P>
-
<br>
+
<br><br>
-
<p dir='rtl'>
+
-
<br>
+
-
<br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br>
+
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">מקורות מידע</div>==
-
</P>
+
<references/>

Current revision

Contents

קרטינים

קרטינוציטים אפידרמליים באדםאינמונופלורוסנציה לקוח מתוך: https://www.cellapplications.com/human-epidermal-keratinocytes-hek
קרטינוציטים אפידרמליים באדם
אינמונופלורוסנציה
לקוח מתוך:
https://www.cellapplications.com/human-epidermal-keratinocytes-hek

קרטינים הם קבוצה של חלבונים מבניים המאורגנים במבנה של סיבים, הנקראים סיבי ביניים (intermediate filaments). מוכרים עשרות חלבוני קרטין, הממוספרים במספרים שונים.
הקרטינים מתחלקים לשתי קבוצות: קרטין α - מרכיב את העור, השיער, הצמר, הקרניים, הציפורניים והפרסות של יונקים, וקרטין β - הקשה יותר מקרטין α ומרכיב את הקשקשים והציפורניים של זוחלים, שריוני צבים, וכן את הנוצות והמקור אצל עופות.
הקרטינים חיוניים לתמיכה מבנית בתא ולהקניית גמישות וחוזק. בנוסף הם מעורבים בבקרה של תהליכים תאיים כגון גדילה, שגשוג ומוות[1].

הקרטינים מיוצרים בתאים קרטינוציטים. בתמונה משמאל נראית צביעה פלורוסנטית של תאי עור באדם.
בתמונה (A) נראית שכבה של קרטינוציטים, בתמונה (B) קרטין 18 מסומן באדום ואילו בתמונה (C) נראה מודל של התארגנות שכבות הקרטינוציטים באפידרמיס (עילית העור). לצפייה בסרטון המתאר את התארגנות הקרטינוציטים באפידרמיס, הכנסו לקישור הבא.


סיבי הקרטין מעוררים ענין רב בעולם המחקר, התעשייה והרפואה בגלל המגוון הגדול שלהם, המחלות הנגרמות בעקבות פגיעה בהם והיישומיים בתחום טיפוח ועיצוב השיער.


מבנה החלבון

(כל סוג חומצה אמינית מוצג בהדמיה בצבע אחר) של הקרטינים משתנה מחלבון לחלבון, אך המבנה השניוני שלהם שמור וכולל: אזור ראש (קצה N), אזור זנב (קצה C) ואזור מרכזי. האזור המרכזי בקרטינים הוא בעל אורך שמור והוא מכיל ארבעה (ההדמיה מציגה מקטע מתוך שני סיבי קרטין צמודים, בכל סיב מוצג, בצבע ירוק, סליל אלפא אחד מתוך ארבעה). ככל הידוע, אזור האלפא הליקסים בחלבון הוא האזור המרכזי המאפשר לחלבונים להקשר לחלבונים נוספים וליצור סיבים מבניים.
בשרטוט ניתן לראות את אזורי הראש והזנב בקצוות ואת אזורי האלפא הליקס בירוק (השרטוט להמחשה בלבד, גודל המתחמים אינו זהה בין הקרטינים השונים).





התארגנות החלבונים במבנה סיב

קרטינים מחולקים (על פי מידת חומציות) לשתי תתי קבוצות: 28 קרטינים מסוג I ו26 קרטינים מסוג II. חלבון קרטין (היחידה המונומרית) מסוג I נקשר במקביל לחלבון קרטין מסוג II, כך שמתקבל מבנה של סליל כפול. הסליל הכפול נקשר בקישור הופכי (antiparallel) לסליל כפול נוסף ונוצר מבנה של טטרמר.
מבנה הטטרמר מהווה את יחידת הבסיס ליצירת הסיב.

K1/K10 מודל חישובי להטרודימר
K1/K10 מודל חישובי להטרודימר

הבנת מבנה הסיבים דורשת גיבוש של הסיב. עם זאת, עד היום לא הצליחו לגבש את הסיבים בשלמותם בגלל האופי בו תת היחידות מחוברות ביניהן, בגלל מחסור באמצעים לקשור את תת היחידות במהלך הגיבוש, ובגלל השוני המבני הגדול בין סיבים שונים. לכן, גובשו מקטעים מתוך הסיבים ולא הסיבים בשלמותם.
במודל התלת מימדי בערך זה מוצג מקטע מתוך ההטרודימר של קרטין 14 וקרטין 5 (K14/K5). המקטע כולל את חומצות האמינו בעמדות 382-476 בקרטין 5, וחומצות האמינו בעמדות 332-421 בקרטין 14.
להמחשת המקטע המתואר במודל התלת מימדי, מצורף איור של מבנה, המנובא בשיטות חישוביות, של הטרודימר קרטין 1-קרטין 10. על האיור מסומן בעיגול ובחץ האזור המקביל להטרודימר K14/K5 המתואר בערך זה.[2]



הקשרים הכימיים המחזיקים את סיבי הקרטין

מקטע סלילי אלפא מקרטין 14 ומקרטין 5

Drag the structure with the mouse to rotate

סיבי הקרטין מוחזקים באמצעות מספר קשרים כימיים: קשרים דיסולפידים היכולים להיווצר בין שיירי (מסומנים בהדמיה באדום), ,קשרי מימן וקשרים יונים, היכולים להיווצר בין (מסומנים באדום ובורוד).[3]

קשר דיסולפידי ייחודי נמצא בחומצה אמינית (מסומנת באדום). הציסטאין בעמדה זו, שמור בין אורתולוגים שונים. השייר של החומצה האמינית ציסטאין בעמדה 367 פונה כלפי חוץ ויוצר קשר דיסולפידי עם ציסטאין בעמדה 367 נוסף בהטרודימר שני. המבנה שנוצר בין ההטרודימרים הוא .
ככל הנראה, מבנה מיוחד זה מעורב בקביעת הצורה והגודל של הגרעין בקרטינוציטים הנמצאים בתחילת ההתמיינות שלהם[4].











היבטים יישומיים ברפואה ובתעשייה

התסמונת הגנטית הראשונה שזוהתה, הקשורה לסיבי ביניים, היא תסמונת epidermolysis bullosa simplex. בתסמונת זו מתרחשת מוטציה בהטרודימר K14/K5 הגורמת לפגיעה מכנית בתאים הקרטינוציטים באפידרמיס. כתוצאה מכך, מופיעות על עורו של החולה שלפוחיות המהוות פגיעה אסטתית חמורה וגורמות לכאבים חזקים.
מיפוי המבנה הקריסטלוגרפי של ההטרודימר K14/K5, הראה שמוטציות רבות, הגורמות למחלות, משפיעות על חומצות אמינו ששרשרות הצד שלהן מעורבות ביצירת מבנה הסליל הכפול. אזור הידוע כחשוב ביצירת המבנה הסיבי של החלבון הוא (מסומן בהדמיה באדום) של המקטע שגובש. רצף זה שמור מאוד בין כל חלבוני סיבי הביניים והוא המאפשר יצירת קשרים לא-הידרופוביים בין הקרטינים. מוטציות באזור זה פוגעות ביצירת המבנה הסיבי וגורמות למחלות שונות [5] [6].
מוטציה נקודתית, למשל, בחומצה אמינית בקרטין 14(מסומנת באדום) גורמת לפגיעה בקשר יוני הנוצר על ידי החומצה, ולמחלה שסופה במוות [7].
הבנה מעמיקה של מבנה הקרטינים ואופן ההתארגנות שלהם כסיבים, תאפשר לסייע לחולים רבים הסובלים כיום ממחלות חשוכות מרפא[8].

היבט נוסף בו תורמת הבנת מבנה הקרטינים הוא בייצור מוצרי טיפוח ועיצוב שיער. בתהליכים של החלקת ועיצוב שיער משתמשים בחומרים כימיים המשנים את הקשרים השונים הבונים את השערה, ביניהם: קשרים דיסולפידים וקשרים יונים. פירוק הקשרים וחיבורם מחדש מאפשר לשנות את מבנה השיער. לקריאה נוספת בנושא זה הכנסו לקישור הבא.



מקורות מידע

  1. ↑ Schmidt R, Melino G, Candi E, The cornified envelope: a model of cell death in the skin ,Nature Reviews Molecular Cell Biology 2005, 6, 328-340.
  2. ↑ האיור מעובד מתוך: Bray DJ, Walsh TR, Noro MG, Notman R, Complete Structure of an Epithelial Keratin Dimer: Implications for Intermediate Filament Assembly,Fig1.d, PLoS One, 2015; 10(7).doi:10.1371/journal.pone.0132706 PMCID: PMC4504709.http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0132706
  3. ↑ Fig1.cלמפת הקשרים ליחצו על הקישור ל
    http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3864793/figure/F1/
    מתוך:Lee CH, Kim MS, Chung BM, Leahy DJ, Coulombe PA, Structural basis for heteromeric assembly and perinuclear organization of keratin filaments,Nat Struct Mol Biol, 2012 Jun 17; 19(7),
  4. ↑ Lee CH, Kim MS, Chung BM, Leahy DJ, Coulombe PA, Structural basis for heteromeric assembly and perinuclear organization of keratin filaments,Nat Struct Mol Biol, 2012 Jun 17; 19(7)
  5. ↑ Chamcheu JC, Siddiqui IA, Syed DN, Adhami VM, Liovic M, Mukhtar H, Keratin Gene Mutations in Disorders of Human Skin and its Appendages, Arch Biochem Biophys. 2011 Apr 15; 508(2): 123–137, doi:10.1016/j.abb.2010.12.019, PMCID: PMC3142884
  6. ↑ Chan YM, Yu QC, LeBlanc-Straceski J, Christiano A, Pulkkinen L, Kucherlapati RS, Uitto J, Fuchs E, Mutations in the non-helical linker segment L1-2 of keratin 5 in patients with Weber-Cockayne epidermolysis bullosa simplex,J Cell Sci. 1994 Apr;107 ( Pt 4):765-74.
  7. ↑ Coulombe PA, Hutton ME, Letai A, Hebert A, Paller AS, Fuchs E, Point mutations in human keratin 14 genes of epidermolysis bullosa simplex patients: genetic and functional analyses, Cell, 1991 Sep 20; 66(6):1301-11.
  8. ↑ Coulombe PA, Kerns ML, Fuchs EJ, Epidermolysis bullosa simplex: a paradigm for disorders of tissue fragility, Clin Invest, 2009 Jul;119(7):1784-93.

Proteopedia Page Contributors and Editors (what is this?)

Ruth Molad, Ella Levi

Retrieved from "http://52.214.119.220/wiki/index.php/Keratin_%28hebrew%29"
Personal tools