BamHI (Hebrew)
From Proteopedia
(Difference between revisions)
| (38 intermediate revisions not shown.) | |||
| Line 4: | Line 4: | ||
==<div style="text-align: right; direction: ltr; margin-left: 1em;">'''מבוא '''</div>== | ==<div style="text-align: right; direction: ltr; margin-left: 1em;">'''מבוא '''</div>== | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | BamHI הוא אנזים הגבלה השייך לקבוצה גדולה של אנזימי חיתוך שהם אנזימים מסוגלים לחתוך DNA [https://1.bp.blogspot.com/-kyQIQ1vCBrY/XC9KxB0AcGI/AAAAAAAAURU/R-rG9tjY8fY_WEzcGrRQyqENLFRSPUkHwCLcBGAs/s640/Capture.PNG | + | '''BamHI''' הוא אנזים הגבלה השייך לקבוצה גדולה של אנזימי חיתוך שהם אנזימים מסוגלים לחתוך DNA באזורים מסוימים. אנזימי ההגבלה הינם [https://1.bp.blogspot.com/-kyQIQ1vCBrY/XC9KxB0AcGI/AAAAAAAAURU/R-rG9tjY8fY_WEzcGrRQyqENLFRSPUkHwCLcBGAs/s640/Capture.PNG אנדונוקלאזות] (כלומר חותכים בתוך מולקולות DNA), בניגוד לקבוצת אנזימי חיתוך DNA אחרים הקרויים אקסונוקלאזות המעכלים מקטעי DNA לינארים מקצוותיהם. אנזימי הגבלה, כמו כל אנזים אחר, ייחודיים בפעולתם, כל אנזים נקשר לרצף ייחודי ב DNA שנקרא '''אתר ההגבלה''', לאחר התקשרות האנזים לאתר הוא חותך את הסליל הכפול במקום ההיצמדות. הרצף באתר ההגבלה מורכב מ-4 עד 12 נוקלאוטידים. בטבלה 1 שלוש דוגמאות לאנזימי הגבלה מאורגניזמים שונים והרצף ב DNA שהם נקשרים אליו: |
</p> | </p> | ||
| Line 18: | Line 18: | ||
==<div style="text-align: right; direction: ltr; margin-left: 1em;">'''מבנה האנזים'''</div>== | ==<div style="text-align: right; direction: ltr; margin-left: 1em;">'''מבנה האנזים'''</div>== | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | BamHI הוא דימר סימטרי(תמונה 1). ה- <scene name='90/900794/Dna/2'>DNA</scene> נקשר בחריץ גדול שנוצר בין דימרים, האנזים נקשר בצורה "מוצלבת". | + | BamHI הוא דימר סימטרי (תמונה 1). ה- <scene name='90/900794/Dna/2'>DNA</scene> נקשר בחריץ גדול שנוצר בין דימרים, האנזים נקשר בצורה "מוצלבת". |
הקשר בין חלבון לבסיסים הוא באמצעות קשרי מימן ישירים או קשרי H בתיווך מים בין החלבון לכל קבוצה תורמת/מקבלת קשרי H בחריץ הראשי. | הקשר בין חלבון לבסיסים הוא באמצעות קשרי מימן ישירים או קשרי H בתיווך מים בין החלבון לכל קבוצה תורמת/מקבלת קשרי H בחריץ הראשי. | ||
</p> | </p> | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | + | אנזים BamHI שמקורו בחיידקי Bacillus amyloliquefaciens הוא <scene name='90/900794/Amino_acids/4'>חלבון שבנוי מ 213 חומצות אמינו</scene> (הכדורים מייצגים האטומים של חומצות האמינו והDNA | |
| - | + | ||
| - | + | ||
בירוק), צורת האנזים כשאינו במצב קשירה כמשטח β מוקף | בירוק), צורת האנזים כשאינו במצב קשירה כמשטח β מוקף | ||
<scene name='90/900794/Alpha_helix/1'>סלילי α</scene> ( סלילי אלפא מוצגים בצבע ירוק בדימר אחד ובכחול בדימר השני). הדבר היוצא דופן והייחודי במולקולת האנזים הוא זה שהיא עוברת שינויים מבניים לא שגרתיים בעת קשירה ל DNA ובכך מבנה ה DNA נשמר תקין ולא עובר עיוות דבר שמסייע לקשירת האנזים. | <scene name='90/900794/Alpha_helix/1'>סלילי α</scene> ( סלילי אלפא מוצגים בצבע ירוק בדימר אחד ובכחול בדימר השני). הדבר היוצא דופן והייחודי במולקולת האנזים הוא זה שהיא עוברת שינויים מבניים לא שגרתיים בעת קשירה ל DNA ובכך מבנה ה DNA נשמר תקין ולא עובר עיוות דבר שמסייע לקשירת האנזים. | ||
| + | אפשר להתבונן <scene name='90/900794/Beta_sheet_and_alpha_helix/1'>במבנה השניוני של האנזים BamHI</scene> בו סלילי אלפא מוצגים בצבע ירוק ומשטחי בטא בצבע כחול. | ||
| + | </p> | ||
| + | <p dir='rtl'> | ||
[https://els-jbs-prod-cdn.jbs.elsevierhealth.com/cms/attachment/543264/3803376/gr1.jpg באנזים BamHI] משטחי <scene name='90/900794/B_sheet/1'> ( β 3, β 4, β 5, β 6, β 7, β1) </scene>(משטחי בטא בצהוב וסלילי אלפא בוורוד) מוקפים ע"י סלילי α בקצה האחד של פיתול β, יש שלושה שיירים קטליטיים (Asp94, Glu111 ו-Glu113 ) שהם מהווים ביחד את <scene name='90/900794/Active_site/7'>האתר הפעיל</scene> של האנזים בסצנה רואים את ה DNA (באדום) נקשר לאתר הפעיל של האנזים בחומצות אמינו Asp94, Glu111 ו-Glu113 (מסומנות בירוק בדימר אחד ובכחול בדימר השני). שלושת חומצות האמינו האלו באנזים קושרות יון מגנזיום שפועל כקו פקטור. | [https://els-jbs-prod-cdn.jbs.elsevierhealth.com/cms/attachment/543264/3803376/gr1.jpg באנזים BamHI] משטחי <scene name='90/900794/B_sheet/1'> ( β 3, β 4, β 5, β 6, β 7, β1) </scene>(משטחי בטא בצהוב וסלילי אלפא בוורוד) מוקפים ע"י סלילי α בקצה האחד של פיתול β, יש שלושה שיירים קטליטיים (Asp94, Glu111 ו-Glu113 ) שהם מהווים ביחד את <scene name='90/900794/Active_site/7'>האתר הפעיל</scene> של האנזים בסצנה רואים את ה DNA (באדום) נקשר לאתר הפעיל של האנזים בחומצות אמינו Asp94, Glu111 ו-Glu113 (מסומנות בירוק בדימר אחד ובכחול בדימר השני). שלושת חומצות האמינו האלו באנזים קושרות יון מגנזיום שפועל כקו פקטור. | ||
| - | |||
| - | הקשר בין חלבון לבסיסים הוא באמצעות קשרי מימן ישירים או קשרי H בתיווך מים בין החלבון לכל קבוצה תורמת/מקבלת קשרי H בחריץ הראשי. | ||
| - | כשהאנזים BamHI נקשר למולקולת DNA הוא עובר סדרה של שינויים מבניים ייחודיים. השינוי העיקרי כרוך בסליל α בקצה הקרבוקסילי של כל תת-יחידה. בצורת האנזים החופשי שאינו קשור ל DNA, אזורים אלה מסודרים, אך עם קשירת ה-DNA הסלילים הללו מתפרקים, ומקבלים מבנה משני סלילי לא מסודר חלקית, המכונה זרוע, דבר שגורם להתאמה בין ה DNA והאנזים. | ||
| - | שינוי נוסף המתרחש עם קישור BamHI-DNA הוא שינוי במבנה הרבעוני של האנזים. פעולה זו "מצמידה" את ה-DNA לאנזים וגורמת ליצור מגעים רבים עם עמוד השדרה של ה DNA (השרשראות של הסוכרים). | ||
| - | אנזים BamH1 מזהה הרצף הדו גדילי 3 -GGATCC-5 ונקשר איליו ומבקע הרצפים האלה אחרי הנוקלאוטיד 5-גאונין בכל גדיל ( G|GATCC) ,ע"י פירוק הקשר הפוספו-דיאסתירי בינו לבין הגאונין שאחריו, חיתוך זה נקרא חיתוך מדורג. כתוצאה מכך ייווצרו [https://images.nagwa.com/figures/explainers/756143219780/2.svg קצוות דביקים] אורכם 4 נוקלאוטידים שיש להם נטייה להיצמד לחד גדילי בעל רצף משלים. | ||
</p> | </p> | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| Line 40: | Line 36: | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | כשהאנזים BamHI נקשר למולקולת DNA הוא עובר סדרה של שינויים מבניים ייחודיים. השינוי העיקרי כרוך בסליל α בקצה הקרבוקסילי של כל תת-יחידה. בצורת האנזים החופשי שאינו קשור ל DNA, אזורים אלה מסודרים, אך עם קשירת ה-DNA הסלילים הללו מתפרקים, ומקבלים מבנה משני סלילי לא מסודר חלקית, המכונה זרוע, דבר שגורם להתאמה בין ה DNA והאנזים. | ||
</p> | </p> | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | שינוי נוסף המתרחש עם קישור BamHI-DNA הוא שינוי במבנה הרבעוני של האנזים. פעולה זו "מצמידה" את ה-DNA לאנזים וגורמת ליצור מגעים רבים עם עמוד השדרה של ה DNA (השרשראות של הסוכרים). | ||
</p> | </p> | ||
==<div style="text-align: right; direction: ltr; margin-left: 1em;">'''תפקיד האנזים'''</div>== | ==<div style="text-align: right; direction: ltr; margin-left: 1em;">'''תפקיד האנזים'''</div>== | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | אנזים BamHI מזהה הרצף הדו גדילי | + | כשהאנזים BamHI קושר את ה DNA נוצר קשר בינו לבין הבסיסים באמצעות קשרי מימן ישירים או קשרי H בתיווך מים בין החלבון לכל קבוצה תורמת/מקבלת קשרי H בחריץ הראשי. |
| - | לעומתו | + | ואז האנזים עובר סדרה של שינויים מבניים ייחודיים. השינוי העיקרי כרוך בסליל α בקצה הקרבוקסילי של כל תת-יחידה. בצורת האנזים החופשי שאינו קשור ל DNA, אזורים אלה מסודרים, אך עם קשירת ה-DNA הסלילים הללו מתפרקים, ומקבלים מבנה משני סלילי לא מסודר חלקית, המכונה זרוע, דבר שגורם להתאמה בין ה DNA והאנזים. |
| + | שינוי נוסף המתרחש עם קישור BamHI-DNA הוא שינוי במבנה הרבעוני של האנזים. פעולה זו "מצמידה" את ה-DNA לאנזים וגורמת ליצור מגעים רבים עם עמוד השדרה של ה DNA (השרשראות של הסוכרים). | ||
| + | אנזים BamHI מזהה הרצף הדו גדילי -GGATCC- ונקשר איליו ומבקע הרצפים האלה אחרי הנוקלאוטיד 5-גאונין בכל גדיל ( G|GATCC) ,ע"י פירוק הקשר הפוספו-דיאסטירי בינו לבין הגאונין שאחריו, חיתוך זה נקרא חיתוך מדורג. כתוצאה מכך ייווצרו [https://images.nagwa.com/figures/explainers/756143219780/2.svg קצוות דביקים] אורכם 4 נוקלאוטידים שיש להם נטייה להיצמד לחד גדילי בעל רצף משלים. | ||
| + | לעומתו בחיתוך חלק לא ייווצרו קצוות דביקים בגלל שהאנזים מבצע את החיתוך במרכז הרצף כך יתקבל שני מקטעים סימטריים. כמו במקרה של האנזים HaeIII שמבקע את הרצף הבא: | ||
</p> | </p> | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | + | [[Image:קצוות לא דביקים.png]] | |
</p> | </p> | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | מה | + | ==<div style="text-align: right; direction: ltr; margin-left: 1em;">''' ?מה חשיבותם של אנזימי הגבלה בחיידקים '''</div>== |
</p> | </p> | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| Line 60: | Line 57: | ||
</p> | </p> | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | והשאלה הנשאלת האם אין רצפים כאלה בגנום של החיידק וכך האנזים אולי יחתוך ה DNA החיידקי ויגרום נזק לחיידק עצמו? כמובן שיש! אבל לחיידקים מנגנונים משלהם בזכותם מגנים על עצמם מפני אנזימי החיתוך וזה בא לידי ביטוי ע"י הוספת קבוצת מתיל באמצעות אנזים שנקרא מתילאז לנוקלאוטיד ברצף החיתוך שאותו מזהה האנזים, כך האנזים אינו יכול להתקשר לרצף הזה ולבקעו. | + | '''והשאלה הנשאלת''' האם אין רצפים כאלה בגנום של החיידק וכך האנזים אולי יחתוך ה DNA החיידקי ויגרום '''נזק''' לחיידק עצמו? כמובן שיש! אבל לחיידקים מנגנונים משלהם בזכותם מגנים על עצמם מפני אנזימי החיתוך וזה בא לידי ביטוי ע"י '''הוספת קבוצת מתיל באמצעות אנזים שנקרא מתילאז לנוקלאוטיד ברצף החיתוך שאותו מזהה האנזים''', כך האנזים אינו יכול להתקשר לרצף הזה ולבקעו. |
יכול להיות שתתווסף קבוצת מתיל לאותו רצף הגבלה בDNA הנגיפי, אז אנזים החיתוך של החיידק לא יוכל לבקע ה DNA הנגיפי. וזה יקנה עמידות לנגיף מפני החיידק. | יכול להיות שתתווסף קבוצת מתיל לאותו רצף הגבלה בDNA הנגיפי, אז אנזים החיתוך של החיידק לא יוכל לבקע ה DNA הנגיפי. וזה יקנה עמידות לנגיף מפני החיידק. | ||
</p> | </p> | ||
==<div style="text-align: right; direction: ltr; margin-left: 1em;">'''שימוש באנזימי החיתוך'''</div>== | ==<div style="text-align: right; direction: ltr; margin-left: 1em;">'''שימוש באנזימי החיתוך'''</div>== | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | גילוי אנזימי ההגבלה הוביל למהפכה גדולה בעולם הביולוגיה במיוחד בתחומי ההנדסה הגנטית והביוטכנולוגיה, הקצוות הדביקים הנוצרים לאחר החיתוך שיש בהם נוקלאוטידים חופשיים לא מזווגים (במקרה של | + | גילוי אנזימי ההגבלה הוביל למהפכה גדולה בעולם הביולוגיה במיוחד בתחומי ההנדסה הגנטית והביוטכנולוגיה, הקצוות הדביקים הנוצרים לאחר החיתוך שיש בהם נוקלאוטידים חופשיים לא מזווגים (במקרה של BamHI ארבע נוקלאוטידים) יכולים להזדווג עם קטע DNA אחר ובכך ייווצר סליל DNA חדש. |
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
</p> | </p> | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| Line 75: | Line 69: | ||
==<div style="text-align: right; direction: ltr; margin-left: 1em;">'''!הידעתם'''</div>== | ==<div style="text-align: right; direction: ltr; margin-left: 1em;">'''!הידעתם'''</div>== | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | פרס נובל לפיזיולוגיה ורפואה לשנת 1978הוענק | + | פרס נובל לפיזיולוגיה ורפואה לשנת 1978הוענק ל'''ורנר ארבר, דניאל נתנס והמילטון או. סמית'''' על עבודתם על גילוי ואפיון אנזימי הגבלה השימושיים בגנטיקה מולקולרית, הגילוי של אנזימי חיתוך מוביל לפיתוח טכנולוגיית DNA רקומביננטי שיש לה יישומים רבים, למשל, מאפשר ייצור חלבונים בכמויות גדולות מאוד כמו האינסולין האנושי המשמש אנשים עם סוכרת. |
</p> | </p> | ||
==<div style="text-align: right; direction: ltr; margin-left: 1em;">'''שימור האבולוציוני של האנזים '''</div>== | ==<div style="text-align: right; direction: ltr; margin-left: 1em;">'''שימור האבולוציוני של האנזים '''</div>== | ||
| Line 83: | Line 77: | ||
</p> | </p> | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | טבלה 2: השוואת עימוד אנזים החיתוך | + | טבלה 2: השוואת עימוד אנזים החיתוך BamHI באורגניזמים שונים. |
</p> | </p> | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| Line 99: | Line 93: | ||
</p> | </p> | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | בהשוואה רצף הDNA של האנזים | + | בהשוואה רצף הDNA של האנזים BamhI מהאורגניזם Bacillus amyloliquefaciens עם אנזימים מאורגניזמים רחוקים מצאנו שיש <scene name='90/900794/Bond_active_site/1'>אתרים שמורים</scene> חשובים לפעילות האנזים לחיתוך מקטע ה DNA,בצבע ירוק האתרים הפעילים בשני הדימרים והאזור השמור (בצבע טורקיז ) מקשר בין שני הדימרים והוא חשוב לפעילות האנזים. בחומצות האמינו 94,111,113 חשובות לפעילות האנזים משום שהם מהווים אתר פעיל לאנזים. |
לעמדה 112 שנמצאת בין שתי עמדות של האתר הפעיל וקושרת יון מגנזיום. עמדה זו שמורה בכל האורגניזמים, חוץ מהאורגניזם Bacillus amyloliquefaciens . | לעמדה 112 שנמצאת בין שתי עמדות של האתר הפעיל וקושרת יון מגנזיום. עמדה זו שמורה בכל האורגניזמים, חוץ מהאורגניזם Bacillus amyloliquefaciens . | ||
אתרים חשובים וקושרות מגנזיום, ולהם חשיבות בפעילות האנזים ובגלל כך הן שמורות. | אתרים חשובים וקושרות מגנזיום, ולהם חשיבות בפעילות האנזים ובגלל כך הן שמורות. | ||
| Line 112: | Line 106: | ||
== Structural highlights == | == Structural highlights == | ||
| - | |||
| - | This is a sample scene created with SAT to <scene name="/12/3456/Sample/1">color</scene> by Group, and another to make <scene name="/12/3456/Sample/2">a transparent representation</scene> of the protein. You can make your own scenes on SAT starting from scratch or loading and editing one of these sample scenes. | ||
</StructureSection> | </StructureSection> | ||
== References == | == References == | ||
| + | <p dir='rtl'> | ||
| + | מיכאל, ד' וירדן, ע' (2008). הנדסה גנטית מעקרונות ושיטות למחקר ויישומים. רחובות: מכון ויצמן המחלקה להוראת המדעים, הוצאת משרד החינוך. | ||
| + | </p> | ||
<references/> | <references/> | ||
Current revision
BamHI אנזים חיתוך
מבוא
BamHI הוא אנזים הגבלה השייך לקבוצה גדולה של אנזימי חיתוך שהם אנזימים מסוגלים לחתוך DNA באזורים מסוימים. אנזימי ההגבלה הינם אנדונוקלאזות (כלומר חותכים בתוך מולקולות DNA), בניגוד לקבוצת אנזימי חיתוך DNA אחרים הקרויים אקסונוקלאזות המעכלים מקטעי DNA לינארים מקצוותיהם. אנזימי הגבלה, כמו כל אנזים אחר, ייחודיים בפעולתם, כל אנזים נקשר לרצף ייחודי ב DNA שנקרא אתר ההגבלה, לאחר התקשרות האנזים לאתר הוא חותך את הסליל הכפול במקום ההיצמדות. הרצף באתר ההגבלה מורכב מ-4 עד 12 נוקלאוטידים. בטבלה 1 שלוש דוגמאות לאנזימי הגבלה מאורגניזמים שונים והרצף ב DNA שהם נקשרים אליו:
| |||||||||||
References
מיכאל, ד' וירדן, ע' (2008). הנדסה גנטית מעקרונות ושיטות למחקר ויישומים. רחובות: מכון ויצמן המחלקה להוראת המדעים, הוצאת משרד החינוך.
