Keratin (hebrew)

From Proteopedia

(Difference between revisions)
Jump to: navigation, search
Current revision (20:13, 5 July 2016) (edit) (undo)
 
(43 intermediate revisions not shown.)
Line 5: Line 5:
https://www.cellapplications.com/human-epidermal-keratinocytes-hek
https://www.cellapplications.com/human-epidermal-keratinocytes-hek
]]
]]
 +
<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>
-
<p dir='rtl'>
+
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
-
קרטינים הם קבוצה של חלבונים מבניים המאורגנים במבנה של סיבים, הנקראים סיבי ביניים (intermediate filaments).
+
,Nature Reviews Molecular Cell Biology 2005, 6, 328-340.
-
<br>
+
-
הקרטינים מתחלקים לשתי קבוצות: קרטין α - מרכיב את העור, השיער, הצמר, הקרניים, הציפורניים והפרסות של יונקים, וקרטין β - קשה 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
+
-
<ref> The cornified envelope: a model of cell death in the skin
+
-
Eleonora Candi, Rainer Schmidt & Gerry Melino
+
-
Nature Reviews Molecular Cell Biology 6, 328-340 (April 2005)
+
-
http://www.nature.com/nrm/journal/v6/n4/fig_tab/nrm1619_F2.html.
+
</ref>.
</ref>.
-
בנוסף הם מעורבים בבקרה של תהליכים תאיים כגון גדילה, שגשוג ומוות.
 
<br><br>
<br><br>
Line 24: Line 19:
ב[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%99%D7%93%D7%A8%D7%9E%D7%99%D7%A1 אפידרמיס]
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].
(עילית העור). לצפייה בסרטון המתאר את התארגנות הקרטינוציטים באפידרמיס, הכנסו לקישור [https://www.youtube.com/watch?v=OKosGSm7Ps4 הבא].
-
<br><br>
+
 
</P>
</P>
-
<br><p dir='rtl'>
+
<br>
-
סיבי הקרטין מעוררים ענין רב בעולם המחקר, התעשייה והרפואה בגלל המגוון הגדול שלהם, המחלות הנגרמות בעקבות פגיעה בהם והיישומיים בתחום טיפוח ו[http://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 עיצוב השיער].
+
<p dir='rtl'>
-
<br><br><br><br>
+
סיבי הקרטין מעוררים ענין רב בעולם המחקר, התעשייה והרפואה בגלל המגוון הגדול שלהם, המחלות הנגרמות בעקבות פגיעה בהם והיישומיים בתחום טיפוח ועיצוב השיער.
 +
<br>
</P>
</P>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">מבנה החלבון </div>==
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">מבנה החלבון </div>==
- 
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
-
<scene name='72/728331/Amino_acid/2'>הרצף הראשוני</scene> של הקרטינים משתנה מחלבון לחלבון,
+
<scene name='72/728331/Amino_acid/2'>הרצף הראשוני</scene>
-
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> (הסלילים מסומנים בהדמיה התלת מימדית בצבע ירוק). 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).
+
(כל סוג חומצה אמינית מוצג בהדמיה בצבע אחר)
-
<br>
+
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 <scene name='72/728331/Alpha_helix/1'>סלילי אלפא</scene>
 +
 
 +
(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. <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>
-
[[Image:מבנה_כללי_קרטין.jpg|center|]]
+
[[Image:מבנה_כללי_קרטין_מתוקן.jpg|right|]]
 +
<br><br><br><br>
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">התארגנות החלבונים במבנה סיב</div>==
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">התארגנות החלבונים במבנה סיב</div>==
-
[[Image:ארגון_הסיב2.jpg|left|small]]
 
-
<br>
 
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
-
 
+
קרטינים מחולקים (על פי מידת חומציות) לשתי תתי קבוצות: 28 קרטינים מסוג I ו26 קרטינים מסוג II.
-
קרטינים מסוג α מחולקים 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.
+
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>
 +
[http://www.pha.jhu.edu/~ghzheng/old/webct/note2_5.files/16_016.jpg מבנה הטטרמר] מהווה את יחידת הבסיס ליצירת הסיב.
 +
<br><br>
 +
</P>
 +
[[Image:K1K10.jpg|300px|left|thumb|K1/K10 מודל חישובי להטרודימר]]
 +
<p dir='rtl'>
 +
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>
-
<br>
+
במודל התלת מימדי בערך זה מוצג מקטע מתוך ההטרודימר של קרטין 14 וקרטין 5 (K14/K5).
-
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, הוחלט לגבש מקטעים מתוך הסיבים ולא את הסיבים בשלמותם.
+
המקטע כולל את חומצות האמינו בעמדות 382-476 בקרטין 5, וחומצות האמינו בעמדות 332-421 בקרטין 14.
-
<br>
+
<br>
-
המודל התלת מימדי בערך זה מציג מקטע מתוך ההטרודימר של קרטין 14 וקרטין 5. המקטע כולל את חומצות האמינו במיקום 382-476 בקרטין 5, וחומצות האמינו במיקום 332-421 בקרטין 14. בתרשים הבא מסומן בחץ אדום האזור המופיע במודל התלת מימדי.
+
להמחשת המקטע המתואר במודל התלת מימדי, מצורף איור של מבנה, המנובא בשיטות חישוביות, של הטרודימר קרטין 1-קרטין 10.
-
[[Image:אזור_המודל.jpg]]
+
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>
 
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
-
לצפייה במודל של הטרודימר מלא, קרטין 10 וקרטין 1 (K1/K10) הכנסו לקישור:
+
סיבי הקרטין מוחזקים באמצעות מספר קשרים כימיים: קשרים דיסולפידים היכולים להיווצר בין שיירי
-
[http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0132706 מודל סליל כפול]
+
<scene name='72/728331/S_groups/2'>ציסטאין</scene> (מסומנים בהדמיה באדום),
-
<ref>
+
<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>
-
PLoS One. 2015; 10(7): e0132706.Published online 2015 Jul16. doi: 10.1371/journal.pone.0132706 PMCID: PMC4504709
+
(מסומנים באדום ובורוד).<ref>Fig1.cלמפת הקשרים ליחצו על הקישור ל <br>
-
Complete Structure of an Epithelial Keratin Dimer: Implications for Intermediate Filament Assembly
+
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3864793/figure/F1/<br>
-
David J. Bray,1,2 Tiffany R. Walsh,3,* Massimo G. Noro,4 and Rebecca Notman1,2,*
+
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>
</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
 +
 +
<scene name='72/728331/Tetramer_cys367/4'>מבנה בצורת X</scene>.
 +
<br>
 +
ככל הנראה, מבנה מיוחד זה מעורב בקביעת הצורה והגודל של הגרעין בקרטינוציטים הנמצאים בתחילת ההתמיינות שלהם<ref>
 +
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>.
</P>
</P>
-
<br><br><br><br>
+
<br><br><br><br><br><br><br><br><br>
-
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">הקשרים הכימיים המחזיקים את סיבי הקרטין</div>==
+
-
<Structure load='3TNU' size='250' frame='true' align='left' caption=' מקטע סלילי אלפא מקרטין 14 ומקרטין 5' scene='72/728331/Opening/1' />
+
-
<p dir='rtl'>
 
- 
-
סיבי הקרטין מוחזקים באמצעות מספר קשרים כימיים:
 
- 
-
<scene name='72/728331/S_groups/2'>קשרים דיסולפידים</scene>,
 
-
<scene name='72/728331/Hidrofobic_residdu_new/1'>קשרים הידרופוביים</scene>, קשרי מימן ו<scene name='72/728331/Negetive_positive_residues/3'>קשרים יונים</scene>.
 
-
<br>
 
-
קשר דיסולפידי ייחודי נמצא בחומצה אמינית
 
-
<scene name='72/728331/Cys367/2'>ציסטאין בעמדה 367</scene>. במקטע החלבוני המתואר בערך זה ישנן שלוש חומצות אמינו ציסטאין היכולות לתרום את הקבוצה הצידית שלהם לקשרים דיסולפידים. בקרטין 5 ישנו ציסטאין 407 ששרשרת הצד שלו ממוקמת בשטח הפנימי של החלבון. בקרטין 14 ישנם שני ציסטאינים 367 ו389. החומצה האמינית ציסטאין בעמדה 367 פונה כלפי חוץ ויוצרת קשר דיסולפידי עם ציסטאין 367 נוסף בהטרודימר שני. הציסטאין בעמדה זו, שמור בין אורתולוגים שונים. המבנה שנוצר בין ההטרו דימרים הוא מבנה של X. ככל הנראה, מבנה מיוחד זה מעורב בקביעת הצורה והגודל של הגרעין בקרטינוציטים הנמצאים בתחילת ההתמיינות שלהם.
 
-
<br><br><br><br><br><br><br>
 
-
<p>
 
-
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">השלכות והיבטים רפואיים</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
-
מחלות אפידרמליות רבות נגרמות כתוצאה ממוטציות בחלבונים מבניים. הבנת מבנה חלבונים אלו הכרחית לפיתוח טיפולים שונים במחלות. התסמונת הגנטית הראשונה שזוהתה, הקשורה לסיבי ביניים, היא תסמונת epidermolysis bullosa simplex (EBS). בתסמונת זו מוטציה בהטרודימר קרטין 14-קרטין 5 גורמת לפגיעה מכנית בתאים הקרטינוציטים באפידרמיס. כתוצאה מכך, מופיעות על עורו של החולה יבלות (להוסיף קישור לתמונה) המהוות פגיעה אסטתית חמורה וגורמות לכאבים חזקים.
+
[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>
-
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.
+
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>
 +
<ref>
 +
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>.
<br>
<br>
-
במקטע החלבון המתואר במודל בערך זה ישנן חומצות אמינו שמוטציות החלפה שונות בהן, ידועות כגורמות למחלות אפידרמליות. במיפוי של אזורי המוטציות נמצא שהן הופיעו בשני אזורים עיקריים: מרכז הסליל הרביעי ובקצה C.
+
מוטציה נקודתית, למשל, בחומצה אמינית
-
המוטציות הן משני סוגים: מוטציות באזורים הפנימיים של הסליל הכפול ומוטציות באזורים החיצוניים של הסליל הכפול. מיפוי המבנה הקריסטלוגרפי של ההטרודימר הראה שמוטציות רבות, הגורמות למחלה, משפיעות על חומצות אמינו ששרשרות הצד שלהן מעורבות ביצירת מבנה הסליל הכפול.
+
<scene name='72/728331/R416/1'> ארגנין בעמדה 416</scene>
-
בקצה C של האזור שגובש ישנו רצף השמור מאוד בין כל חלבוני סיבי הביניים. באזור זה מתקיימות אינטראקציות לא הידרופוביות בין קרטין 14 וקרטין 5. אינטראקציות אלו חשובות ליצירת המבנה הסיבי של החלבונים. מוטציות במוטיב משפיעות על השיירים שלו ופוגעות ביצירת הסלילים הכפולים.
+
בקרטין 14(מסומנת באדום)
-
הבנה מעמיקה של מבנה הקרטינים ואופן ההתארגנות שלהם כסיבים, תאפשר לסייע לחולים רבים הסובלים כיום ממחלות חשוכות מרפא.
+
גורמת לפגיעה בקשר יוני הנוצר על ידי החומצה, ולמחלה שסופה במוות
<ref>
<ref>
-
Coulombe PA1, Kerns ML, Fuchs E. J Clin Invest. Epidermolysis bullosa simplex: a paradigm for disorders of tissue fragility. 2009 Jul;119(7):1784-93.
+
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>
+
</ref>.
 +
<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><br>

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