DNA Polymerase beta (hebrew)

From Proteopedia

(Difference between revisions)
Jump to: navigation, search
Current revision (15:59, 3 July 2018) (edit) (undo)
 
(138 intermediate revisions not shown.)
Line 1: Line 1:
-
===== ''' פולימראז בטא DNA'''=====
+
=====<center>DNA Polymerase beta</center>=====
-
<StructureSection load='4pqu' size='340' side='right' caption='Caption for this structure' scene=''>
+
<div style="text-align: right; direction: rtl; margin-right: 4em;">
-
__NOTOC__
+
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
-
דנ"א פולימראז בטא (DNA polymerase β) הוא אחד מהפולימראזות המאופיינים ביותר של האאוקריוטים.
+
'''דנ"א פולימראז בטא (DNA polymerase β) הוא אחד מהפולימראזות המאופיינים ביותר של האאוקריוטים. לחלבון זה יש שתי פעולות אנזימתיות: הסרת בסיסים פגומים ומילוי רווחים בסינתזת ה-[https://www.youtube.com/watch?v=vyeYEiWGtQ8 DNA].
-
לחלבון זה יש שתי פעולות אנזימתיות: פעילות DNA פולימראז ופעילות תיקון נזקי DNA במהלך מחזור התא.
+
'''
 +
<BR>
-
==DNA תהליך שכפול ה ==
+
==<center>תהליך שכפול הDNA</center>==
-
<div style="text-align: right; direction: rtl; margin-left: 1em;">בתהליך שכפול ה - DNA נוצר העתק של מולקולות ה DNA בתאים. המולקולה החדשה מסונתזת מנוקלאוטידים חופשיים אשר נמצאים בתא. התהליך מבוצע ע"י האנזים DNA פולימראז . התבנית ליצירת מולקולת ה – DNA החדשה היא המולקולה הקיימת בגרעין התא. תהליך השכפול מתרחש לפני תהליכי חלוקת התא הבאים: פליגה, מיטוזה ומיוזה .
+
<div style="text-align: right; direction: rtl; margin-right: 2em;">
-
תהליך השכפול הוא תהליך סמי-קונסרבטיבי, כלומר כל אחת ממולקולות ה DNA החדשות מורכבת מגדיל אחד ממולקולת ה DNA המקורית וגדיל שני שנוצר בזמן תהליך השכפול.
+
למולקולת ה-DNA כיווניות: קצה '3 שמכיל הידרוקסיל חופשי שקשור לפחמן מ
-
הצורה שמתקבלת בזמן השכפול נקראת מזלג ההכפלה (Replication fork) . הפרדת שני הגדילים המרכיבים את מזלג ההכפלה מתרחשת ע"י האנזים הליקאז (Helicase) שמפרק את קשרי המימן בין הבסיסים.
+
ספר 3 של הסוכר וקצה '5 המכיל שייר חופשי של חומצה זרחתית הקשור לפחמן מספר 5 . קצה '5 נחשב לתחילת השרשרת וקצה '3 נחשב לסופה.
-
זיהוי אזור השכפול וקישור הדנ"א פולימראז נעשה בעזרת פריימר.
+
שתי השרשרות המרכיבות את הסליל הכפול של ה-DNA אינן מקבילות בכיווניות שלהן – תמיד קצה '5 של שרשרת אחת מול קצה '3 של השרשרת השנייה באותה המולקולה.
 +
בתהליך שכפול ה-DNA נוצר העתק של מולקולות ה-DNA בתאים. המולקולה החדשה מסונתזת מנוקלאוטידים חופשיים אשר נמצאים בתא. התהליך מבוצע ע"י האנזים DNA פולימראז. התבנית ליצירת מולקולת ה–DNA החדשה היא המולקולה הקיימת בגרעין התא. תהליך השכפול מתרחש לפני תהליכי חלוקת התא הבאים:
 +
[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%90%D7%99%D7%9A-%D7%AA%D7%90%D7%99%D7%9D-%D7%9E%D7%AA%D7%97%D7%9C%D7%A7%D7%99%D7%9D-%D7%9E%D7%99%D7%98%D7%95%D7%96%D7%94 מיטוזה]
 +
[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%90%D7%99%D7%9A-%D7%A0%D7%A2%D7%A9%D7%99%D7%AA-%D7%97%D7%9C%D7%95%D7%A7%D7%AA-%D7%94%D7%A4%D7%97%D7%AA%D7%94-%D7%9E%D7%99%D7%95%D7%96%D7%94 ומיוזה] בתאים אאקריוטים.
-
==פולימראזות DNA ==
+
<BR>
-
<div style="text-align: right; direction: rtl; margin-left: 1em;">
+
תהליך השכפול הוא תהליך סמי-קונסרבטיבי, כלומר כל אחת ממולקולות ה-DNA החדשות מורכבת מגדיל אחד ממולקולת ה-DNA המקורית וגדיל שני שנוצר בזמן תהליך השכפול.
-
תפקידו העיקרי של האנזים DNA פולימראז הוא להשלים את גדיל ה DNA לדו-גדיל ע"י הנוקלאוטידים המצויים בסביבתו. הגדיל החדש מסונתז לפי התבנית של גדיל ה DNA הנגדי שאותו הוא משכפל. תהליך השכפול צורך אנרגיה, אשר מתקבלת מפירוק שני פוספאטים ממולקולת ה dNTP אשר מתחברת בעזרת הקופקטור Mg+2 . מכיוון שהפולימראז יודע להאריך רק שרשרת קיימת הוא מתחיל מאזור דו-גדילי ואז עובר לאזור חד-גדילי. סינתוז הגדיל החדש מתבצע מכיוון 5' ל-3'. בסיום התהליך מתקבלת מולקולת DNA דו-גדילית, כאשר הגדיל החדש שסונתז בנוי בצורה ההופכית (אנטיסנס) למולקולת התבנית.
+
-
בנוסף DNA פולימראז הוא בעל פעילות של אקסונוקלאז, כלומר הוא יכול לתקן שגיאות של הכנסת נוקלאוטידים ובכך למנוע מוטציות.
+
-
בפרוקריוטים קיימים שלושה סוגי DNA פולימרז:
+
-
DNA פולימראז I – לפולימראז זה יש 3 פעולות: סנתוז ה DNA מ '5 ל '3 , אקסונוקלאז מ '3 ל '5, אקסונוקלאז מ '5 ל '3.
+
-
DNA פולימראז II – אנזים אשר משמש כגיבוי לשכפול מ '5 ל '3 וכאקסונוקלאז מ '3 ל '5.
+
-
DNA פולימראז III – שכפול בקצב מהיר בהרבה מאשר פולימראז I .
+
-
באאוקריוטים הפולימראזות העיקריות אשר משתתפות בתהליך השכפול הן אלפא, בטא, סיגמה, גמא, טטה, למדא, דלתא, מיו ואפסילון.
+
-
אלפא , דלתא ואפסילון:
+
-
שייכים למשפחת פולימראזות B , מעורבים בעיקר ברפלקציה של DNA בגרעין התא.
+
-
בטא, סיגמה, מיו ולמדא:
+
-
שייכים למשפחת פולימראזות X , נמצאים בעיקר בבעלי חוליות, אך נמצאים מעט גם בצמחים ובפטריות. פולימראזות אלו הם בעלי אזורים מאוד שמורים, אשר כוללים 2 מבנים של הליקס בעלי מוטיב של ראש סיכה, אשר הכרחיים לאינטראקציות של DNA פולימראזות. מוטיב אחד נמצא בדומיין 8 kDa, אשר בה באינטראקציה עם ה DNA במורד הזרם ומוטיב נוסף אשר ממוקם בדומיין ה"אגודל", אשר בה באינטראקציה עם גדיל הפריימר.
+
-
פולימראז בטא נחוץ לצורך תיקון בסיסים, מסלול תיקון DNA אשר הכרחי לתיקון בסיסים שעברו חימצון או אלקילאציה.
+
-
פולימראזות למדה ומיו מעורבים במכניזם לחיבור מחודש של שברים בגדילים כפולים של DNA, שנבעו מפגיעה של קרינה מייננת או מי - חמצן.
+
-
גמא וטטה:
+
-
שייכים למשפחת A פולימראזות. פולימראז גמה משכפל, מתקן ובעל פעילות הגהה של אקסונוקלאז מ '3 ל '5 ופעולת החלפת בסיסים פגומים.
+
-
פעילותו של פולימראז טטה לא ברורה לחלוטין, אך הוא ידוע כמאריך פריימרים לא תואמים והוא בעל פעילויות נוספות.
+
-
== מבנה האנזים ואופן פעילותו הייחודית ==
+
<BR>
-
<div style="text-align: right; direction: rtl; margin-left: 1em;">
+
הצורה שמתקבלת בזמן השכפול נקראת מזלג ההכפלה (Replication fork) . הפרדת שני הגדילים המרכיבים את מזלג ההכפלה מתרחשת ע"י האנזים הליקאז (Helicase)
-
דנ"א פולימראז בטא (DNA polymerase β) הוא אחד מהפולימראזות המאופיינים ביותר של האאוקריוטים. הוא משתייך למשפחת ה - X DNA פולימראזות. משקלו המולקולרי הוא 40 kDa, הוא בנוי מ 336 חומצות אמיניות.
+
שמפרק את [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A9%D7%A8_%D7%9E%D7%99%D7%9E%D7%9F קשרי המימן] בין הבסיסים. ראה באיור:"תהליך שכפול ה-DNA".
-
אנזים זה הוא מונומר, וכל תת יחידה נקשרת לקופקטורים, 2 יוני מגנזיום. הוא נמצא לרוב בציטופלסמה של התא, אך עובר טרנסלוקציה לגרעין התא במקרה של נזק ל DNA. ישנם מספר ואריאנטים לאנזים זה.
+
תהליך השכפול צורך אנרגיה, אשר מתקבלת מפירוק [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%94 שני שירי פוספט ] ממולקולת ה-dNTP (נוקלאוטידים) אשר מתחברת [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%A4%D7%A7%D7%98%D7%95%D7%A8 בעזרת הקופקטור] Mg+2.
-
לחלבון זה יש שתי פעולות אנזימתיות: פעילות DNA פולימראז ופעילות תיקון נזקי DNA במהלך מחזור התא. הוא אחראי על הסרת בסיסים פגומים, אשר פוגמים במבנה האלפא הליקס של ה DNA ועלולים לגרום למוטציות.
+
-
DNA פולימראז בטא ממלא רווחים בסינתזת ה DNA, הסרת סוכר פוספאט בקצה '5 והוספת נוקלאוטיד אחד לקצה '3 לגאפ הבודד הנוצר ב DNA.
+
-
לאנזים DNA פולימראז בטא אין פעילות הגהה, כך שהדיוק שלו נובע אך ורק מתוך בחירה סלקטיבית של נוקלאוטידים, כלומר להבדיל מאנזימי פולימראז אחרים הוא לא חוזר בכיוון הנגדי של הגדיל ובכך אינו מסוגל לבקר את עצמו.
+
-
הפונקציונליות של DNA פולימראז בטא, סלקטיביות נוקלאוטידים, קורית בעיקר בזמן היווצרות הקשר הפוספודיאסטרי, למרות שאנזים זה הוא גם בעל יכולת כלשהי להעדיף את הנוקלאוטיד הנכון והמתאים בזמן החיבור.
+
 +
[[Image:fork.png|thumb|280px| תהליך שכפול הDNA]]
 +
<BR>
 +
שלבים בשכפול ה-DNA בתאים אאוקריוטים:
 +
<BR>
 +
1. אתחול – השכפול מתחיל באזור מסויים המוגדר כמוצא ההכפלה. השכפול מתחיל בו זמנית במספר מקורות. בתחילת התהליך מספר חלבוני מפתח נקשרים לאזור מקור השכפול וגורמים לפתיחה חלקית של סליל ה-DNA באזור. כתוצאה מפתיחה זו נוצרת בועת השכפול, המכילה שני מזלגות שכפול - אחד לכל כיוון. תהליך השכפול מתקדם מאתר האתחול בשני כיוונים, כאשר המזלגות הולכים ומתרחקים ממקור השכפול ובועת השכפול הולכת וגדלה לכל אורך התהליך.
 +
<BR>
 +
2. שכפול - בשלב זה מזלגות השכפול "מתקדמים" לשני הכיוונים ומתרחקים ממקור השכפול. בפתח של כל מזלג מצוי ה-DNA פולימראז המאריך את הגדילים המתהווים על גבי שתי התבניות המקוריות. בשל האילוץ המתואר לעיל, רק על אחד הגדילים של המזלג ניתן לבצע סינתזה רצופה של גדיל אחד לכל אורך המולקולה - הגדיל המסונתז מתחיל בקצה ה-'5 ומתארך לכיוון ה-'3. בכיוון השני נוצרת בעיה שנפתרת על ידי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%A7%D7%98%D7%A2%D7%99_%D7%90%D7%95%D7%A7%D7%96%D7%A7%D7%99 מקטעי אוקזקי]. ה-DNA פולימראז צריך מקטע DNA -RNA משלים "להתיישב עליו", ורק ממנו הוא יכול להתחיל לסנתז. זהו התפקיד של האנזים RNA פרימאז, הוא יוצר קטעים משלימים קטנים של RNA על הגדיל המשלים (פריימרים), וה-DNA פולימראז "מתיישב" עליהם ומסנתז את ה-DNA. אנזים נוסף מחליף את מקטע ה-RNA ב-DNA, ולבסוף האנזים ליגאז מחבר את הקטעים השונים וסוגר את ה-DNA החדש: גדיל ישן עם הגדיל המשלים שלו שהורכב עכשיו. קומפלקס האנזימים אוחז בשני הגדילים של מולקלת ה-DNA בצורה המאפשרת פעילות בו-זמנית של הסינתזה בשני הגדילים.
 +
<BR>
 +
3. סיום - בסיום השכפול, כאשר המזלגות משני הצדדים מגיעים לסוף הכרומוזום, נוצרת בעיה חדשה - לאחר שמוסר פריימר ה-RNA של המקטע האוקזקי האחרון, לא ניתן להחליפו במקטע DNA, שכן אין קצה '3 חשוף שאליו ניתן לחברו (במקרה של גנום לינארי (כרומוזומים )). הפתרון שמצאה האבולוציה לבעיה זו הוא [https://www.youtube.com/watch?v=vtXrehpCPEE הטלומר]. אנזים מיוחד בתא - הטלומראז, אחראי בשלבי התפתחות עובריים של התאים על יצירת מקטעי DNA חוזרניים וארוכים בשני צידי הכרומוזום. מקטע DNA זה אינו מקודד וכל תפקידו הוא להתקצר במהלך השכפולים שהתא עובר במחזור חייו, כדי שההתקצרות הבלתי נמנעת של הכרומוזום לא תפגע בחלקים המקודדים. כיום מאמינים שמנגנון זה מבקר הזדקנות של התאים ומהווה את אחד ממנגנוני ההגנה של הגוף כנגד גידולים סרטניים. אחת ההשערות היא שחלק מן התאים הסרטניים "רוכשים מחדש" את פעילות הטלומראז ובכך מונעים את מותם הטבעי מ"זקנה".
 +
ראו סרטון המסביר את [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%AA%D7%94%D7%9C%D7%99%D7%9A-%D7%A9%D7%9B%D7%A4%D7%95%D7%9C-%D7%94-dna תהליך שכפול ה-DNA]
 +
<BR><BR>
-
== מצבים בהם האנזים בא לידי ביטוי ==
+
[[Image:Dna-polymerase.jpg|thumb|280px|משפחת פולימראזות]]
-
<div style="text-align: right; direction: rtl; margin-left: 1em;">
+
-
האנזים לוקח חלק בתיקון הDNA, במיוזה ותהליך ההתפתחות מוח העובר. בנוסף לאנזים תפקיד ברקומבינציה הומולוגית ובשיחלוף מקטעי DNA.
+
-
התפתחות מערכת העצבים היא שלב קריטי בהתפתחות העוברית כולה. תיקון שגיאות ברמת ה DNA בשלב זה תורם להתפתחות תאי עצב תקינים, מה שיוביל להתפתחות עוברית מוחית תקינה.
+
 +
==<center>DNA פולימראזות:</center>==
-
==תהליך עיבוד האנזים ומעברו מהציטופלסמה אל הגרעין ==
+
בנוסף לפעילות השכפול DNA פולימראז הוא בעל פעילות של אקסונוקלאז, כלומר הוא יכול לתקן שגיאות של הכנסת נוקלאוטידים ובכך למנוע מוטציות.
-
<div style="text-align: right; direction: rtl; margin-left: 1em;">
+
בפרוקריוטים ובאאוקריוטים קיימים מספר סוגים שונים של DNA פולימרזות, אשר לוקחים חלק בתהליך של שכפול ה-DNA (ראו באיור:"משפחת פולימראזות").
 +
דנ"א פולימראז בטא (DNA polymerase β) הוא אחד מהפולימראזות המאופיינים ביותר של האאוקריוטים. הוא משתייך למשפחת ה - X DNA פולימראזות.
 +
פולימראז בטא נחוץ לצורך תיקון בסיסים, מסלול תיקון DNA אשר הכרחי לתיקון בסיסים שעברו שינוי בהרכבם הכימי בעקבות
 +
[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9E%D7%A6%D7%95%D7%9F-%D7%97%D7%99%D7%96%D7%95%D7%A8 חמצון] או
 +
[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%9C%D7%A7%D7%99%D7%9C%D7%A6%D7%99%D7%94 אלקילאציה].
-
== האבולוציה של האנזים ==
 
-
<div style="text-align: right; direction: rtl; margin-left: 1em;">
 
-
== המודיפיקציות השונות של החלבון ==
+
<StructureSection load='1bpz' size='400' side='right' scene='78/786671/First/3'>
-
<div style="text-align: right; direction: rtl; margin-left: 1em;">
+
==<center> על החלבון </center>==
 +
<div style="text-align: right; direction: rtl; margin-right: 2em;">
-
== פעילות האנזים בהקשר למחלות גנטיות שונות ==
+
==<center>מבנה האנזים DNA פולימראז בטא:</center>==
-
<div style="text-align: right; direction: rtl; margin-left: 1em;">
+
משקלו המולקולרי הוא 40kDa,
-
נמצא שיש קשר בין עלייה בפעילות החלבון לבין מספר סוגי סרטן. כלומר במצב של התפרצות מספר סוגי סרטן, הגוף מנסה לתקן את המוטציות שהובילו להתפרצות הסרטן. בנוסף החלבון מעודד אפופטוזיס.
+
<scene name='78/786671/Amino_acid_and_dna/2 ' >הוא בנוי מ 336 חומצות אמיניות (כל צבע מייצג קבוצה חומצות אמינו מסויימת).</scene>
 +
אנזים זה הוא [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%95%D7%A0%D7%95%D7%9E%D7%A8 מונומר], אשר מהווה תת יחידה בקומפלקס של DNA פולימראז.
 +
 +
<scene name='78/786671/Secondary_structure/3'>המבנה המרחבי השניוני של האנזים</scene> מבוסס על מבנים סלילניים המכונים helix - α (המופיעים בורוד), ומשטחי β הנקראים sheet – β (המופיעים בצהוב) וחיבורים מסתלסלים coiled coil (המופיעים בלבן).
 +
האנזים נקשר לשלושה קופקטורים, יוני מגנזיום <scene name='78/786671/Mg_cofactor/1'>באתר קישור מיוחד</scene>, המיוצגים כמקטעים בצבע תכלת בהדמייה
 +
. הוא נמצא לרוב בציטופלסמה של התא, אך מועבר ( טרנסלוקציה) לגרעין התא במקרה של נזק ל-DNA.
 +
ישנם מספר ואריאנטים (סוגים) לאנזים זה.
 +
<BR>
 +
'''שינויים (מודיפיקציות) כימיים בחלבון:''' <BR>
 +
1. על מנת שהאנזים יקשר ל-DNA ויבצע את תפקידו, הוא חייב לעבור שינוי. השינוי כרוך בהוספת קבוצת מתיל לאזור מסוים בחלבון.<BR>
 +
2. מחזור חלבונים הוא תהליך חיוני במחזור החיים של התא.
 +
בתא ישנה מערכת מיוחדת שכל תפקידה הוא לסמן את החלבונים המיועדים לפירוק על ידי שרשרת של חלבוני יוביקוויטין. הקישור של חלבוני היוביקוינטין ל-DNA פולימראז בטא מתרחש על גבי
 +
<scene name='78/786671/Ubiquitin/1'>החומצה האמינית ארגינין בעמדות: 41,61 ו-81</scene>
 +
. לאחר הסימון האנזים נשלח לפירוק באמצעות קומפלקס אנזימטי ענק שנקרא פרוטאוזום.
 +
[https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%9E%D7%99%D7%97%D7%96%D7%95%D7%A8-%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%A0%D7%99%D7%9D-%D7%91%D7%AA%D7%90 הסרטון] המצורף מסביר את תהליך הסימון והפירוק של החלבונים בפרוטאזום.
 +
<BR>
 +
==<center>אופן פעולתו הייחודי של DNA פולימראז בטא:</center>==
 +
[[Image:betabeta.jpg|thumb|280px|תהליך תיקון שגיאות על ידי DNA פולימראז בטא]]
 +
<scene name='78/786671/Dna_binding_site/6'>אתר ההיקשרות</scene>
 +
הוא אזור שבו החלבון נקשר ל-DNA. אתר זה מורכב מחומצות האמינו הבסיסיות (טעונות חיובית): ליזין וארגנין, אשר נקשרות ישירות אל גדילי ה-DNA (הטעונים שלילית).
-
== בקרה על ביטוי החלבון ==
+
לחלבון זה יש שתי פעולות אנזימתיות במהלך מחזור התא: הוא אחראי על הסרת בסיסים פגומים (התהליך מתרחש באזור <scene name='78/786671/Dna_bonding_site/4'>האתר הפעיל</scene> של האנזים), אשר פוגמים במבנה האלפא הליקס של ה-DNA ועלולים לגרום למוטציות.
-
<div style="text-align: right; direction: rtl; margin-left: 1em;">
+
DNA פולימראז בטא ממלא רווחים בסינתזת ה-DNA, הסרת סוכר פוספאט בקצה '5 והוספת נוקלאוטיד אחד לקצה '3 לרווח הבודד הנוצר ב-DNA.
-
מכיוון שמדובר בחלבון מאוד חשוב, מתבצעות עליו מספר רמות של בקרה.
+
לאנזים DNA פולימראז בטא אין פעילות הגהה,כך שהדיוק שלו נובע אך ורק מתוך בחירה סלקטיבית של [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A0%D7%95%D7%A7%D7%9C%D7%90%D7%95%D7%98%D7%99%D7%93 נוקלאוטידים], כלומר להבדיל מאנזימי פולימראז אחרים הוא לא חוזר בכיוון הנגדי של הגדיל ובכך אינו מסוגל לבקר את עצמו. <BR>
-
בקרה ברמת התעתוק באמצעות גורמי תעתוק מסויימים, בקרה ברמת התרגום וגם ברמה שלאחר תרגום.
+
ראה באיור:"תהליך תיקון שגיאות על ידי DNA פולימראז בטא"
-
</StructureSection>
+
הפונקציונליות של DNA פולימראז בטא, סלקטיביות נוקלאוטידים, קורית בעיקר בזמן היווצרות [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A9%D7%A8_%D7%A4%D7%95%D7%A1%D7%A4%D7%95%D7%93%D7%99%D7%90%D7%A1%D7%98%D7%A8%D7%99 הקשר הפוספודיאסטרי], אנזים זה הוא בעל יכולת להעדיף את הנוקלאוטיד הנכון והמתאים בזמן החיבור.
-
== References ==
+
 
-
<references/>
+
<BR><BR><BR><BR><BR><BR>
 +
 
 +
 
 +
==<center>תהליך עיבוד האנזים DNA פולימראז בטא ומעברו מהציטופלסמה אל גרעין התא ובאילו תנאים:</center>==
 +
[[Image:Nucleus.png|thumb|280px|מעבר חלבונים דרך נקבוביות שבקרום הגרעין]]
 +
 
 +
תהליך מעבר החלבון מהציטופלזמה אל תוך הגרעין הוא תהליך סלקטיבי, לצורך המעבר החלבון מכיל מוטיב מסוים המצוי רק על גבי חלבונים שמיועדים למעבר לגרעין התא, מוטיב זה הוא בעצם
 +
<scene name='78/786671/Nls/1'>רצף קצר של חומצות אמינו </scene> <BR>
 +
( nuclear localization signals, NLSs ), בדרך כלל אלו חומצות האמינו הטעונות חיובית, ליזין וארגינין, אשר מתקשרות לחלבונים אשר נמצאים בציטופלסמה וגם עם חלבונים קולטנים, רצפטורים, אשר מצויים על ממברנת גרעין התא. בחלבון DNA פולימראז בטא, המוטיב מצוי בסמיכות לקצה האמיני (N טרמינלי) של החלבון. המעבר מהציטופלזמה לגרעין התא הוא תהליך צורך אנרגיה, ATP.
 +
<BR> ראה באיור:"מעבר החלבונים דרך נקבוביות שבקרום הגרעין"
 +
 
 +
==<center>המצבים בהם DNA פולימראז בטא בא לידי ביטוי:</center>==
 +
DNA פולימראז בטא פועל בתיקון נזקי DNA בזמן שכפול ה - DNA וגם בתהליך המיוזה.<BR>
 +
DNA פולימראז בטא הוא בעל תפקיד משמעותי בהגנה על תאי עצב צעירים מפני נזקי DNA , אשר עלולים לקרות בזמן התפתחותם.
 +
 
 +
 
 +
 
 +
==<center>האבולוציה של החלבון DNA פולימראז בטא</center>==
 +
DNA פולימראז בטא הוא אנזים בעל תפקיד חיוני ביותר לאורגניזם. ניתן לזהות את האנזים באורגניזמים שונים, [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A2%D7%A5_%D7%A4%D7%99%D7%9C%D7%95%D7%92%D7%A0%D7%98%D7%99 בעץ הפילוגנטי של העולם החי]. במהלך ההתפתחות האבולוציונית של המינים, החלבון הזה נשמר, כך שניתן לזהות <scene name='78/786671/Evolution/2'>אזורים מסוימים בחלבון שנשארו זהים </scene> במהלך ההתפתחות האבולוציונית. האזורים הזהים, הם חומצות אמינו מסוימות אשר נשארו באותו מיקום בחלבון במהלך האבולוציה באורגניזמים השונים.
 +
[[Image:Evolution.jpg|thumb|280px|משמעות הצבעים בהדמיית זהות חומצות האמינו]]
 +
מכך ניתן להסיק שלאזורים האלה תפקיד קריטי בתפקוד החלבון השלם. בשיטות השונות של ביואינפורמטיקה, ניתן לזהות את אותם האזורים השונים ולאפיינם. ההשוואה בוצעה במינים שונים של בעלי חיים המשתייכים למערכות ומחלקות שונות (מספר חד תאים, רכיכות, חרקים, דגים, עכברים ואדם). באיור:"משמעות הצבעים בהדמיית זהות חומצות האמינו" ניתן לראות את משמעות הצבעים בהדמייה המציגה את שמירות (זהות) חומצות האמינו לאורך האבולוציה בחלבון זה.
 +
[[Image:imud.jpg|thumb|280px|השוואה של רצפי חומצות אמינו של החלבון באורגניזמים שונים. חומצות אמינו המסומנות בירוק, הן אלה שנשארו זהות לאורך התפתחות אבולוציונית]]
 +
 
 +
<BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR>
 +
 
 +
ניתן לזהות בעימוד (השוואה) המצורף את כל אותם האזורים שנשארו זהים במהלך ההתפתחות האבולוציונית. באיור:"השוואה של רצפי חומצות אמינו של החלבון באורגניזמים שונים" ניתן לראות עימוד (השוואה) של האנזים DNA פולימראז בטא באורגניזמים רחוקים פילוגנטית. כל חומצה אמינית מיוצגת באות אחת באנגלית. החומצות האמיניות המודגשות בירוק, הן אלה שנשארו שמורות במהלך ההתפתחות האבולוציונית.
 +
<BR>
 +
[http://proteopedia.org/wiki/images/c/c7/Imud.pdf דף עזר ]להבנת תמונת העימוד (השוואה).
 +
<BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR>
 +
 
 +
<BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR>
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
==<center>חשיבות האנזים בהקטנת מספר המוטציות הנקודתיות בתא</center>==
 +
למנגנון תיקון DNA חשיבות רבה במניעת מוטציות גנטיות נקודתיות. תיקון הבסיסים השגויים והחלפתם בבסיסים תקינים נעשית ע"י האנזים DNA פולימראז בטא ובכך מצמצם את הסיכוי למחלות גנטיות שונות,
 +
[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A0%D7%9E%D7%99%D7%94_%D7%97%D7%A8%D7%9E%D7%A9%D7%99%D7%AA אנמיה חרמשית] למשל.<BR><BR>
 +
כ -30% מהגידולים האנושיים שנבדקו עבור מוטציות ב-DNA פולימראז בטא (pol β) מופיעים כמבטאים חלבונים שונים, ואריאנטים, של פולימראז β.
 +
החלפת בסיס שגוי בבסיס הנכון ע"י DNA פולימראז בטא הוא קריטי לשמירה על יציבות הגנום ולכן יכול להיות מנגנון מדכא הגידול.<BR>
 +
במחקרים שונים על גידולים סרטניים שונים, למשל בסרטן השד, הוכיחו ,כי בתאים אלו DNA פולימראז בטא מצוי בביטוי יתר.
 +
מוטנטים של DNA פולימראז בטא בתא גורמים לפנוטיפ מוטנטי של התא.
 +
<BR><BR>
 +
זוהה קשר בין פעילות האנזים לבין [https://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/%D7%90%D7%A4%D7%95%D7%A4%D7%98%D7%95%D7%96%D7%99%D7%A1-%E2%80%93-%D7%9B%D7%A9%D7%94%D7%AA%D7%90-%D7%9E%D7%97%D7%9C%D7%99%D7%98-%D7%9C%D7%94%D7%AA%D7%90%D7%91%D7%93 תהליך האפופטוזיס]. תגובה אפופטוטית גבוהה יותר נצפתה, במחקרים שונים, כאשר דנ"א פולימראז β קיים בעודף בתא. <BR>
 +
עליה בכמות התאים אשר עוברים אפופטוזיס ניתן לראות כמנגנון של חיסול תאים אשר בהם קיימים יותר מידי נזקי DNA ו / או מוטציות. <BR>
 +
במקרה זה, אפופטוזיס יכול להיחשב כאחראי על קיומו של ההומאוסטזיס התאי ע"י חיסול של תאים אשר עלולים להכיל מוטציות פוטנציאליות, אשר יכולות להשפיע על גידול התא ולבסוף לגרום לסרטן.<BR>
 +
אפופטוזיס לא יכול לחסל את כל התאים המכילים מוטציות. תגובה תאית חריגה לנזקי DNA יכולה להוביל לבחירת תאים עם נטייה גדולה יותר להיווצרות של גידול סרטני.<BR>
 +
מחסור ב- Polβ יוביל לרמות מוגברות של נזק ל- DNA ולהפעלה של החלבון [https://davidson.weizmann.ac.il/stub-4 p53], ובסופו של דבר יוביל לאפופטוזיס.
 +
 
 +
 
 +
 
 +
<BR> <BR>
 +
 +
==== '''[http://proteopedia.org/wiki/images/0/0e/Daf_avoda2.pdf דף עבודה לתלמיד]''' ====
 +
 
 +
 
 +
[http://proteopedia.org/wiki/images/f/fe/Mekorot.pdf ביבליוגרפיה]

Current revision

DNA Polymerase beta

דנ"א פולימראז בטא (DNA polymerase β) הוא אחד מהפולימראזות המאופיינים ביותר של האאוקריוטים. לחלבון זה יש שתי פעולות אנזימתיות: הסרת בסיסים פגומים ומילוי רווחים בסינתזת ה-DNA.

תהליך שכפול הDNA

למולקולת ה-DNA כיווניות: קצה '3 שמכיל הידרוקסיל חופשי שקשור לפחמן מ ספר 3 של הסוכר וקצה '5 המכיל שייר חופשי של חומצה זרחתית הקשור לפחמן מספר 5 . קצה '5 נחשב לתחילת השרשרת וקצה '3 נחשב לסופה. שתי השרשרות המרכיבות את הסליל הכפול של ה-DNA אינן מקבילות בכיווניות שלהן – תמיד קצה '5 של שרשרת אחת מול קצה '3 של השרשרת השנייה באותה המולקולה. בתהליך שכפול ה-DNA נוצר העתק של מולקולות ה-DNA בתאים. המולקולה החדשה מסונתזת מנוקלאוטידים חופשיים אשר נמצאים בתא. התהליך מבוצע ע"י האנזים DNA פולימראז. התבנית ליצירת מולקולת ה–DNA החדשה היא המולקולה הקיימת בגרעין התא. תהליך השכפול מתרחש לפני תהליכי חלוקת התא הבאים: מיטוזה ומיוזה בתאים אאקריוטים.


תהליך השכפול הוא תהליך סמי-קונסרבטיבי, כלומר כל אחת ממולקולות ה-DNA החדשות מורכבת מגדיל אחד ממולקולת ה-DNA המקורית וגדיל שני שנוצר בזמן תהליך השכפול.


הצורה שמתקבלת בזמן השכפול נקראת מזלג ההכפלה (Replication fork) . הפרדת שני הגדילים המרכיבים את מזלג ההכפלה מתרחשת ע"י האנזים הליקאז (Helicase) שמפרק את קשרי המימן בין הבסיסים. ראה באיור:"תהליך שכפול ה-DNA". תהליך השכפול צורך אנרגיה, אשר מתקבלת מפירוק שני שירי פוספט ממולקולת ה-dNTP (נוקלאוטידים) אשר מתחברת בעזרת הקופקטור Mg+2.

תהליך שכפול הDNA
תהליך שכפול הDNA


שלבים בשכפול ה-DNA בתאים אאוקריוטים:
1. אתחול – השכפול מתחיל באזור מסויים המוגדר כמוצא ההכפלה. השכפול מתחיל בו זמנית במספר מקורות. בתחילת התהליך מספר חלבוני מפתח נקשרים לאזור מקור השכפול וגורמים לפתיחה חלקית של סליל ה-DNA באזור. כתוצאה מפתיחה זו נוצרת בועת השכפול, המכילה שני מזלגות שכפול - אחד לכל כיוון. תהליך השכפול מתקדם מאתר האתחול בשני כיוונים, כאשר המזלגות הולכים ומתרחקים ממקור השכפול ובועת השכפול הולכת וגדלה לכל אורך התהליך.
2. שכפול - בשלב זה מזלגות השכפול "מתקדמים" לשני הכיוונים ומתרחקים ממקור השכפול. בפתח של כל מזלג מצוי ה-DNA פולימראז המאריך את הגדילים המתהווים על גבי שתי התבניות המקוריות. בשל האילוץ המתואר לעיל, רק על אחד הגדילים של המזלג ניתן לבצע סינתזה רצופה של גדיל אחד לכל אורך המולקולה - הגדיל המסונתז מתחיל בקצה ה-'5 ומתארך לכיוון ה-'3. בכיוון השני נוצרת בעיה שנפתרת על ידי מקטעי אוקזקי. ה-DNA פולימראז צריך מקטע DNA -RNA משלים "להתיישב עליו", ורק ממנו הוא יכול להתחיל לסנתז. זהו התפקיד של האנזים RNA פרימאז, הוא יוצר קטעים משלימים קטנים של RNA על הגדיל המשלים (פריימרים), וה-DNA פולימראז "מתיישב" עליהם ומסנתז את ה-DNA. אנזים נוסף מחליף את מקטע ה-RNA ב-DNA, ולבסוף האנזים ליגאז מחבר את הקטעים השונים וסוגר את ה-DNA החדש: גדיל ישן עם הגדיל המשלים שלו שהורכב עכשיו. קומפלקס האנזימים אוחז בשני הגדילים של מולקלת ה-DNA בצורה המאפשרת פעילות בו-זמנית של הסינתזה בשני הגדילים.
3. סיום - בסיום השכפול, כאשר המזלגות משני הצדדים מגיעים לסוף הכרומוזום, נוצרת בעיה חדשה - לאחר שמוסר פריימר ה-RNA של המקטע האוקזקי האחרון, לא ניתן להחליפו במקטע DNA, שכן אין קצה '3 חשוף שאליו ניתן לחברו (במקרה של גנום לינארי (כרומוזומים )). הפתרון שמצאה האבולוציה לבעיה זו הוא הטלומר. אנזים מיוחד בתא - הטלומראז, אחראי בשלבי התפתחות עובריים של התאים על יצירת מקטעי DNA חוזרניים וארוכים בשני צידי הכרומוזום. מקטע DNA זה אינו מקודד וכל תפקידו הוא להתקצר במהלך השכפולים שהתא עובר במחזור חייו, כדי שההתקצרות הבלתי נמנעת של הכרומוזום לא תפגע בחלקים המקודדים. כיום מאמינים שמנגנון זה מבקר הזדקנות של התאים ומהווה את אחד ממנגנוני ההגנה של הגוף כנגד גידולים סרטניים. אחת ההשערות היא שחלק מן התאים הסרטניים "רוכשים מחדש" את פעילות הטלומראז ובכך מונעים את מותם הטבעי מ"זקנה". ראו סרטון המסביר את תהליך שכפול ה-DNA

משפחת פולימראזות
משפחת פולימראזות

DNA פולימראזות:

בנוסף לפעילות השכפול DNA פולימראז הוא בעל פעילות של אקסונוקלאז, כלומר הוא יכול לתקן שגיאות של הכנסת נוקלאוטידים ובכך למנוע מוטציות. בפרוקריוטים ובאאוקריוטים קיימים מספר סוגים שונים של DNA פולימרזות, אשר לוקחים חלק בתהליך של שכפול ה-DNA (ראו באיור:"משפחת פולימראזות"). דנ"א פולימראז בטא (DNA polymerase β) הוא אחד מהפולימראזות המאופיינים ביותר של האאוקריוטים. הוא משתייך למשפחת ה - X DNA פולימראזות. פולימראז בטא נחוץ לצורך תיקון בסיסים, מסלול תיקון DNA אשר הכרחי לתיקון בסיסים שעברו שינוי בהרכבם הכימי בעקבות חמצון או אלקילאציה.


PDB ID 1bpz

Drag the structure with the mouse to rotate

Proteopedia Page Contributors and Editors (what is this?)

Inna Schwartzman, Orna Dahan, Rachel Amstibovitsky

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