Actin Protein (Hebrew)

From Proteopedia

(Difference between revisions)
Jump to: navigation, search
Current revision (16:32, 5 March 2024) (edit) (undo)
 
(102 intermediate revisions not shown.)
Line 1: Line 1:
==<center>'''חלבון אקטין'''</center>==
==<center>'''חלבון אקטין'''</center>==
-
 
+
<Structure load='1J6Z' size='350' frame='true' align='right' caption='חלבון האקטין' scene='10/1025405/Opening/3' />
-
<StructureSection load='1hew' size='350' side='left' scene='78/786672/Opening/9' caption='Glycosylated hen egg white lysozyme (PDB code [[1hew]])'>
+
==<center>מידע כללי על החלבון</center>==
==<center>מידע כללי על החלבון</center>==
Line 7: Line 6:
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
-
אקטינים הם חלבונים שמורים מאוד המעורבים בסוגים שונים של תנועתיות תאים ומתבטאים בכל מקום בכל התאים האוקריוטיים..אקטין הוא המונומר של שני סוגי סיבים: מיקרופילמנטים שהם חלק משלד התא וסיבים דקים שהם חלק מהשרירים. שלוש איזופורמות (צורות) של אקטין מזוהות אצל חולייתנים: α)Aa) או (G-actin) המצוי ברקמת השריר ומהווה מרכיב מרכזי במנגנון ההתכווצות, אקטין β)Ab) ו-γ)Ag) הם מרכיבים של שלד התא ומתווכים של תנועתיות פנימית של תאים. F-actin קושר Aa ל-ATP.
+
חלבון האקטין, הינו חלבון שמור אבולוציונית (כלומר רצף החלבון דומה מאוד ביצורים שונים). הוא חלבון המעורב בסוגים שונים של תנועתיות תאים ומתבטא בפריסה רחבה בכל התאים האוקריוטיים. אקטין הוא המונומר (יחידת הבסיס) של שני סוגי סיבים: סיבים שהם חלק מ[https://davidson.weizmann.ac.il/online/askexpert/%D7%94%D7%90%D7%9D-%D7%9C%D7%AA%D7%90%D7%99%D7%9D-%D7%99%D7%A9-%D7%A9%D7%9C%D7%93 שלד התא] וסיבים דקים שהם חלק מהשרירים.
-
אקטין משתתף בהתכווצות השרירים, תנועתיות התא, חלוקת תאים וציטוקינזיס. אקטין הקשור למיוזין אחראי לרוב תנועות התאים. אקטין הוא אחד החלבונים הנפוצים ביותר בתאים איקריוטיים וריכוזו הוא סביב ה-100 מיקרומולר. בנוסף, הוא אחד החלבונים שהשתמרו ביותר מבחינה אבולוציונית. לדוגמה, ההבדל ברצף החלבון בין אצה לאדם הוא לא יותר מ-5%.
+
אקטין משתתף בהתכווצות השרירים, תנועתיות התא, חלוקת תאים וציטוקינזיס. אקטין הקשור ל[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%99%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9F מיוזין] אחראי לרוב תנועות התאים. אקטין הוא אחד החלבונים הנפוצים ביותר בתאים איקריוטיים. אחוז האקטין מתוך סך החלבונים בתאים שריריים משתנה בהתאם לסוג השריר ותפקודו בגוף, כמו גם גורמים נוספים - למשל גיל, מגדר, רמת פעילות פיזית ומצב תזונה. בתאים שריריים אחוז האקטין יהיה בערך 10%, בעוד בתאים לא שריריים הוא יהיה בין 1-5%.
 +
אקטין הוא אחד החלבונים שהשתמרו ביותר מבחינה אבולוציונית. לדוגמה, ההבדל ברצף החלבון בין אצה לאדם הוא לא יותר מ-5%.
 +
<br/>
 +
במובן הגנטי, שימור ביולוגי מתקיים כאשר שימושים מסויימים של גנים ממשיכים להיות מועברים מדור לדור, וקורים בתדירות גבוהה במשך הזמן. כאשר משווים בין הרצפים החלבוניים של שני מינים - למשל, אצה ואדם, ניתן לזהות תהליכי אבולוציה ושימור ביולוגי שונים שהביאו להבדלים במבנה החלבונים. דוגמה לכך היא ההבדלים בסדר חומצות האמינו או בפונקציות של החלבונים, שעשויים להשפיע על תכונות פיזיולוגיות וביוכימיות שונות בין המינים. כמו כן, ההבדלים ברצף החלבון עשויים להשפיע על יכולות ותכונות תאיות שונות בין המינים, כמו גם על תהליכי פיתוח ותפקוד של כלל האורגניזם.
<br/>
<br/>
<br/>
<br/>
-
<p dir='rtl'> '''לסיבי האקטין מספר תפקידי מפתח בתא:'''</p>
+
'''לסיבי האקטין מספר תפקידי מפתח בתא:'''</p>
<p dir='rtl'>* תמיכה מכנית בקרום התא.</p>
<p dir='rtl'>* תמיכה מכנית בקרום התא.</p>
<p dir='rtl'>* קביעת צורת התא.</p>
<p dir='rtl'>* קביעת צורת התא.</p>
<p dir='rtl'>* תנועת התא.</p>
<p dir='rtl'>* תנועת התא.</p>
-
<p dir='rtl'>* השתתפות בסוגים מסוימים של צומתי תאים.</p>
+
<p dir='rtl'>* השתתפות בסוגים מסוימים של [https://www.khanacademy.org/science/ap-biology/cell-communication-and-cell-cycle/cell-communication/a/cell-cell-junctions צמתי תאים] (מרווחים בין תאים שכנים שמאפשרים מעבר של יונים, מים וחומרים אחרים בין התאים).</p>
 +
 
<p dir='rtl'>* מתן אפשרות להעברת ציטופלזמה מתא לתא.</p>
<p dir='rtl'>* מתן אפשרות להעברת ציטופלזמה מתא לתא.</p>
-
<p dir='rtl'>* כיווץ התא בזמן חלוקת התא.</p>
+
<p dir='rtl'>* כיווץ התא בזמן חלוקת התא - ציטוקינזה (תהליך חלוקת התא מתבצע על ידי סיבים העשויים אקטין ומיוזין שיוצרים טבעות הממוקמות סביב קו האמצע של התא וצמודות אל ממברנת התא. במהלך תהליך החלוקה טבעות הסיבים מתכווצות, ומושכות פנימה את קו האמצע של התא (בדומה למשיכת חוט לשם סגירת שקית). טבעות הסיבים הולכות ומתכווצות עד שתא האם נצבט כולו ומתחלק, ובכך נוצרים שני תאי בת עצמאיים וזהים לחלוטין).</p>
-
<p dir='rtl'>* בתאי השריר, השתתפות בכיווץ התא יחד עם מולקולות מיוזין.</p>
+
<p dir='rtl'>* בתאי השריריים, השתתפות בכיווץ התא יחד עם מולקולות מיוזין.</p>
<br/>
<br/>
-
<br/>
 
-
<p dir='rtl'>'''לפרטים נוספים ראה:''' </p>
 
-
<p dir='rtl'>*[https://proteopedia.org/wiki/index.php/F-actin F-actin]</p>
+
<p dir='rtl'>
 +
שלושה איזופורמים (צורות) של אקטין מזוהות אצל חולייתנים: α)Aa) (נקרא גם G-actin - אקטין "גלובולרי") - הוא יחידה בודדת של החלבון המצוי ברקמת השריר ומהווה מרכיב מרכזי במנגנון ההתכווצות. הפולימר שנוצר מחיבור של מספר יחידות G-אקטין נקרא "F-אקטין" והוא Aa שקשור ל-ATP. צורות נוספות של אקטין הן β)Ab) ו-γ)Ag), שהם מרכיבים של שלד התא ומתווכים של תנועתיות פנימית של תאים.
 +
</p>
-
<p dir='rtl'>*[https://proteopedia.org/wiki/index.php/Non-polymerizable_monomeric_actin אקטין מונומרי שלא ניתן לפלמר]</p>
+
[[Image:G and F actin.jpg|thumb|right|אופן יצירת F-actin על ידי חיבור של ATP ל-G-actin.]]
-
<p dir='rtl'>*2 קונפורמציות של אקטין Ag: [https://proteopedia.org/wiki/index.php/1hlu 1hlu] [https://proteopedia.org/wiki/index.php/2btf 2btf]</p>
+
<ref name="LoC">[https://query.libretexts.org/%D7%A2%D7%91%D7%A8%D7%99%D7%AA/%D7%91%D7%99%D7%95%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%94_%D7%97%D7%99%D7%A0%D7%9D_%D7%9C%D7%9B%D7%95%D7%9C%D7%9D_(%D7%90%D7%94%D7%A8%D7%9F%2C_%D7%A8%D7%92'%D7%92%D7%95%D7%A4%D7%9C_%D7%95%D7%98%D7%90%D7%9F)/02%3A_%D7%9E%D7%91%D7%A0%D7%94_%D7%95%D7%AA%D7%A4%D7%A7%D7%95%D7%93/2.05%3A_%D7%9E%D7%91%D7%A0%D7%94_%D7%95%D7%AA%D7%A4%D7%A7%D7%95%D7%93-_%D7%A4%D7%95%D7%A0%D7%A7%D7%A6%D7%99%D7%99%D7%AA_%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F_II מבנה ותפקוד- פונקציית חלבון II]</ref>
 +
<br/>
 +
<br/>
 +
 +
==<center>:מיקום סיבי האקטין בתוך התא</center>==
 +
[[Image:האקטין_בתוך_שלד_התא.jpg]]
 +
<p dir='rtl'>
 +
שלד התא הוא מבנה חוטי תלת מימדי דינמי בציטופלזמה. תפקידיו כוללים שמירה על צורת התא, תנועת תאים (באיקריוטים) וארגון אברונים או מבנים דמויי אברונים בתוך התא. שלד התא כולל סיבים ומולקולות ארוכות מסוגים שונים, שבנויות בין היתר על אקטין. סיבים אלו מסומנים בתמונה כחוטים ארוכים כחולים.
 +
</p>
Line 36: Line 47:
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
-
האקטין נצפה לראשונה במיקרוסקופ ב-1887 על ידי ו"ד הליבורטון, שבודד מתא שריר חלבון שגרם לקרישת תמצית מיוזין. למרות זאת, הליבורטון לא הצליח לאפיין יותר את החלבון שראה וגילוי האקטין יוחס לברונו פ' שטאוב, ביוכימאי צעיר שעבד במעבדתו של אלברט סנט-דיאורד במכון לכימיה רפואית באוניברסיטת סגד שבהונגריה. ב-1942 פיתח שטאוב טכניקה חדשנית לבידוד חלבון מהשריר שאפשרה לו לבודד כמויות גדולות יחסית של אקטין טהור, בשיטה הדומה לזו שמשתמשים בה כיום לבידוד האקטין.
+
האקטין נצפה לראשונה במיקרוסקופ ב-1887 על ידי [https://en.wikipedia.org/wiki/William_Dobinson_Halliburton#/media/File:William_Dobinson_Halliburton._Photograph_by_Elliott_&_Fry._Wellcome_V0026507.jpg ויליאם ד. הליבורטון], שבודד מתא שריר חלבון שגרם לקרישת תמצית מיוזין. למרות זאת, הליבורטון לא הצליח לאפיין יותר את החלבון שראה וגילוי האקטין יוחס לברונו פ' שטאוב, ביוכימאי צעיר שעבד במעבדתו של אלברט סנט-דיאורד במכון לכימיה רפואית באוניברסיטת סגד שבהונגריה. ב-1942 פיתח שטאוב טכניקה חדשנית לבידוד חלבון מהשריר שאפשרה לו לבודד כמויות גדולות יחסית של אקטין טהור, בשיטה הדומה לזו שמשתמשים בה כיום לבידוד האקטין.
</p>
</p>
-
==<center>מחלות קשורות</center>==
+
----
 +
 
 +
==<center>מבנה החלבון</center>==
 +
<Structure load='1J6Z' size='350' frame='true' align='right' caption='חומצות האמינו השונות בחלבון האקטין' scene='10/1025405/Amino_acids/1' />
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
 +
בערך זה מוצג המבנה של המונומר של חלבון האקטין (כלומר G-actin מתאי ארנבון מצוי Oryctolagus cuniculus).
 +
<br/>
 +
חלבון זה מורכב משרשרת אחת, אשר מונה 375 חומצות אמינו. כמו כל חלבון, גם כאן ניתן לראות את קצוות N ו C, החלבון <scene name='10/1025405/Rainbow/2'>בהדמיה</scene> נצבע מצבע כחול בקצה ה-N טרמינלי, בצבעי הקשת ועד צבע אדום בקצה C טרמינלי. זהו המבנה הראשוני של החלבון - סידור החומצות האמיניות השונות. החומצות האמיניות מחוברות אחת לשניה בקשרים פפטידיים. בהדמיה הבאה, ניתן לראות את <scene name='10/1025405/Amino_acids/1'>חומצות האמינו</scene> השונות בצבעים שונים.
 +
<br/>
-
מחלות
+
<br/>
-
מוטציות ב-a-actin הנמצאות בשרירים מחוספסים בשלד עלולות לגרום למיאופתיה. מוטציות ב-a-actin הנמצאות בשרירים חלקים עלולות לגרום למפרצת של אבי העורקים החזה. מוטציות ב-a-actin הנמצאות בשרירי הלב עלולות לגרום לתפקוד לקוי של הלב.
+
<scene name='10/1025405/Secondary_structures/2'>המבנה השניוני של האקטין</scene> מתייחס לקשרים לא קוולנטים (למשל קשרי מימן) הנוצרים בין חומצות אמינו שונות שאינן סמוכות בהכרח במבנה הראשוני, המאפשרים מבנים סלילי אלפא, מישורי בטא ופניות. חלבון זה מורכב מעשרים וחמישה סלילי אלפא (בורוד), עשרים וחמישה מישורי בטא (בצהוב) וארבע פניות.
 +
<br/>
 +
המבנה השניוני משפיע על המבנה השלישוני של החלבון - כלומר, הקשרים בין המבנים השניוניים ויצירת המבנה המרחבי הכללי של המולקולה, שמאפשר את הקישור לסובסטרטים השונים.
</p>
</p>
 +
<br/>
-
----
+
<br/>
 +
==<center>קישור לחלבונים ומולקולות אחרות</center>==
-
==<center>הפעילות הקטליטית של החלבון - מתוארת בתמונה:</center>==
+
<p dir='rtl'>
-
[[הפעילות_הקטליטית_של_אקטין.jpg|thumb|Caption]]
+
התכווצות השרירים והפעילות של האקטין קשורה גם לחלבון נוסף, [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%99%D7%95%D7%96%D7%99%D7%9F מיוזין], שתהליך פעילותו והתכווצות השריר באופן כללי מבוקרים גם על ידי עלייה בריכוז <scene name='10/1025405/Opening2/3'>יוני הסידן</scene> המסומנים בהדמיה כעיגולים ירוקים.
 +
התנועה בחלבון מושפעת מהפעילות הקטליטית של האקטין - קישור ל-ATP גורם להרכבת הסיבים ופירוק ה-ATP ל-ADP ופוספט גורם לפירוקם. הפעילות הזו מתאפשרת בזכות הקישור שלו גם למולקולת מיוזין.
 +
<br/>
 +
1. בשלב הראשון, יש מולקולות שחוסמות את אתרי הקשירה של האקטין למיוזין, ואינו מאפשר את התכווצות השריר. כשיוני סידן נקשרים למולקולות האלו, האקטין יכול לנוע לאיזורים שונים וליצור אינטראקציה מרחבית עם מולקולות המיוזין. כך הוא נחשב "מחובר".
-
==<center>מבנה החלבון ותפקודו</center>==
+
<br/>
-
<p dir='rtl'>
+
2. כש-ATP נקשר למיוזין, הקשר בין המיוזין לאקטין משתחרר, והאקטין נחשב "משוחרר". השרירים מצויים בשלב זה במצב נוקשה.
 +
<br/>
 +
3. בשלב הבא, מתרחשת הידרוליזה (פירוק) של ה-ATP והתוצרים (ADP ופופסט) נשארים קשורים למולקולה, והאקטין נחשב "דרוך".
 +
<br/>
 +
4. המגע הקטן ביותר עם סיבי האקטין גורם לשחרור הפוספט, לחיזוק הקשר בין האקטין למיוזין ובכך כיווץ של השריר - כוח של דחיפה ודחיסה במבנה כולו - "הפעלת כוח".
 +
<br/>
-
אנזים הליזוזים ממקור ביצי העופות נקרא ליזוזים C (זהו האנזים המוצג בערך). אנזים זה הוא אנזים קטן יחסית ומורכב משרשרת אחת , אשר מונה 129 <scene name='78/786672/1hew_amino_acid/3'>חומצות אמינו</scene>. הליזוזים, כמו כל חלבון, בנוי מקצות <scene name='78/786672/N_to_c/1'>C ו N</scene> . ניתן להבחין בקצוות אלו בעזרת השינויים בצבעים לאורך החלבון. מצבע אדום בקצה C טרמינלי ,דרך צבעי הקשת ועד צבע כחול בקצה ה-N טרמינלי. המבנה <scene name='78/786672/Secondery/2'>השניוני</scene> של הליזוזים מורכב מחמישה אזורים של <scene name='78/786672/Helix/1'>אלפא</scene> ( בוורוד) וחמישה אזורים המרכיבים את <scene name='78/786672/Beta/1'>מישורי בטא</scene> (בכחול). שאר השרשרת כוללת פניות וסלילים אקראיים הנראים באפור. המבנים השניוניים האלו תורמים למבנה המרחבי של האנזים כולו. מבנה מרחבי זה מאפשר את הקישור [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A1%D7%95%D7%91%D7%A1%D7%98%D7%A8%D7%98 לסובסטרט].
+
החלבון אקטין <scene name='10/1025405/Alpa_actinin/1'>נקשר</scene> (בעמדה 112-125 ובעמדה 360-372) גם לחלבון העזר אלפא-אקטינין - שבדומה לחלבון נוסף - פימברין, יוצר מערכים מקבילים לאקטין. האלפא-אקטינין יוצר מבנה שמתכווץ, למשל בשריר חלק או אפיתל.
-
</p>
+
<br/>
-
<p dir='rtl'>
+
(פימברין - חלבון המשתתף בתהליך החלוקה התאית, במיוחד בתאים המתחלקים במהלך חיי התא הרגילים וגם בתאים סרטניים. התפקיד העיקרי של הפימברין הוא לשלוט ולתזמן את מהירות החלוקה התאית על ידי השפעה על האנזימים המעוררים חלוקת התא. יש לפימברין תפקיד חשוב בתהליכי תיקון תקלות גנטיות ובהגנה מפני נזקים כימיים.)
-
אופיים של שיירי החומצות האמינו בחלבון קובע את רמת [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%99%D7%93%D7%A8%D7%95%D7%A4%D7%95%D7%91%D7%99%D7%95%D7%AA הידרופוביות] או [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%99%D7%93%D7%A8%D7%95%D7%A4%D7%99%D7%9C%D7%99%D7%95%D7%AA ההידרופיליות] של אזורים שונים בליזוזים. קיפולו של החלבון מושפע ממיקומם של אזורים אלו וקובע את המבנה השלישוני. <scene name='54/547082/Hydrophobic-polar/2'>בתצוגת הליזוזים הבאה</scene> האזורים ההידרופוביים מופיעים באפור ואילו האזורים ההידרופיליים בסגול. ניתן להבחין בכך שאזורים עם שיירים הידרופוביים נוטים להיות ממוקמים בתוך ליבת המולקולה ואילו אזורים עם שיירים הידרופיליים פונים בעיקר לצד החיצוני של המולקולה, השוהה בסביבה מימית הידרופילית.
+
<br/>
-
</p>
+
החלבון אקטין המגובש <ref name="מאמר גיבוש">[https://www.science.org/doi/10.1126/science.1059700 המבנה המגובש של אקטין] </ref> המוצג כאן, נקשר גם <scene name='10/1025405/Rho/1'>למולקולה קטנה</scene> שנקראת RHO - TETRAMETHYLRHODAMINE-5-MALEIMIDE. המולקולה הזו היא גשש פלורסנטי, שנקשר לחלבון ומונע ממנו לעבור פולימריזציה כך שיוכל לעבור גיבוש וכמו כן נותן לו צבע אדום אופייני שמזוהה לאחר הגיבוש.
-
<p dir='rtl'>
+
<br/>
-
<scene name='78/786672/H_bond/2'>קשרי המימן</scene> הינם קשרים חיוניים לייצובו של כל חלבון. במודל המוצג ניתן להבחין בקשרים אלו, המודגשים בצבע שחור, ותורמים לייצוב המבנה המרחבי (התלת ממדי) של אנזים הליזוזים. קשרים נוספים שניתן לזהות בחלבון הליזוזים הם קשרים דיסולפידים (קשרי גופרית) בין כל שתי חומצות אמיניות ציסטאין. בליזוזים קיימים ארבעה <scene name='78/786672/Ss_bonds/6'>קשרים דיסולפידים</scene> המודגשים בצבע צהוב (העיגולים השחורים מייצגים את אטום הגופרית בציסטאין). גם קשרים אלו נועדו לייצוב במבנה המרחבי של המולקולה וממוקמים בין: Cys 6 ל- Cys 127, בין Cys 30 ל- Cys 115, בין Cys 64 ל- Cys 80 ובין Cys 76 ל-Cys 94. חשיבותם של קשרים אלו למבנה המרחבי ולתפקוד המולקולה באה לידי ביטוי בשימור הקשרים בכל מולקולות הליזוזים בקבוצות אורגניזמים שונות.
+
-
</p>
+
-
<p dir='rtl'>
+
-
שימור אזוריים במולקולה, לאורך האבולוציה מעיד, כאמור, על חשיבותם '''למבנה המרחבי ולפעילות אנזים הליזוזים'''. אזורים אלו כוללים בין היתר, את החומצות האמיניות המעורבות ביצירת הקשרים הדיסולפידים וכן את החומצות האמיניות אשר ממוקמות באתר הפעיל (ראה בהמשך) של הליזוזים. <scene name='78/786672/Evolutionary/4'>בסצנה הבאה</scene> ניתן להבחין באזורים השמורים יותר לעומת השמורים פחות על פי סקלת צבעים הנעה מצבע התכלת לצבע הסגול.
+
-
</p>
+
-
{{Template:ColorKey_ConSurf_NoYellow}}
+
[https://www.youtube.com/watch?v=TRETeFt24R4 עוד מידע על חלבונים קושרי אקטין בסרטון הבא]
-
<p dir='rtl'>
+
</p>
</p>
-
==<center>האתר הפעיל ומכניזם הפעולה של הליזוזים</center>==
 
-
<p dir='rtl'>
+
==<center>:הפעילות הקטליטית של החלבון</center>==
-
הידרוליזה של הקשר בין NAM ל-NAG מתרחשת [http://www.wikiwand.com/he/%D7%90%D7%AA%D7%A8_%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C באתר הפעיל] של הליזוזים, שכולל את החומצה הגלוטמית בעמדה 35 (Glu 35) ואת החומצה האספרטית בעמדה 52 (Asp 52). מיקומים אלו שמורים מאוד בליזוזים של אורגניזמים שונים. Glu 35 תורמת פרוטון לקשר הגליקוזידי, כך נחתך הקשר C-O בסובסטרט ואילו Asp 52 משתתפת בהתקפה [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%AA%D7%92%D7%95%D7%91%D7%AA_%D7%A1%D7%99%D7%A4%D7%95%D7%97 נוקלאופילית], בעזרת מולקולת מים, לצורך ניתוק האנזים וקבלת הסובסטרט.<ref>Grisham CM, Garrett RH (2007). "Chapter 14: Mechanism of enzyme action". Biochemistry. Australia: Thomson Brooks/Cole. pp. 467–9. ISBN 0-495-11912-1.</ref> ('''''המנגנון מודגם באיור 5''''')
+
-
</p>
+
-
<p dir='rtl'>
+
-
[[Image:Jrip.jpg|thumb|center|270px|איור 5 - מכניזם הפעולה של ליזוזים]]
+
-
</p>
+
-
<p dir='rtl'>
+
-
<scene name='78/786672/Active_site/4'>האתר הפעיל</scene> של הליזוזים נראה כמרווח בין Glu 35 (מודגשת ) ל- Asp 52 (מודגשת ). בחלל שנוצר מתמקם הסובסטרט - השרשרת הפוליסכרידית. למעשה, מולקולת הסובסטרט מונה 6 פחמניים. כלומר, מולקולת פוליסכריד בעל 6 טבעות סוכריות שמסודרות בצורת NAM-NAG. החיתוך נעשה בין הסוכר הרביעי לחמישי. <scene name='User:Judy_Voet/Lysozyme/Lysozyme1_hexamer/7'>בסצנה הבאה</scene> נראה ליזוזים מחלבון ביצת תרנגול, ביחד עם הסובסטרט שלו – שרשרת 6 פחמנית. סוכרי השרשרת מסומנים באותיות A-F ומיוצגים על ידי מקלות וכדורים. (חשוב לציין שמודל השרשת ה-6 פחמנית כולל רק יחידות NAG ונבנה באופן מלאכותי .)
+
-
</p>
+
-
<p dir='rtl'>
+
-
'''העיכוב''' של פעולת הליזוזים יכול להיעשות על ידי מולקולת "מעכב" שבנויה משרשרת סוכרית קטנה יותר בעלת 3 סוכרי NAG. מולקולת <scene name='User:Judy_Voet/Lysozyme/Lysozyme1/15'>המעכב</scene> מסוגלת להיקשר לאתר הפעיל וליצור קומפלקס של מעכב-אנזים. המעכב, שמיוצג במודל של מקלות וכדורים, בולט מתוך האתר הפעיל של הליזוזים ומהווה [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%A2%D7%9B%D7%91%D7%99_%D7%90%D7%A0%D7%96%D7%99%D7%9E%D7%99%D7%9D מעכב תחרותי] לסובסטרט. מולקולת המעכב, קטנה יותר מהסובסטרט ומתחרה איתו על האתר הפעיל. למרות שמולקולת המעכב נקשרת לאתר הפעיל, לא מתאפשר הזירוז של פירוקו. הסיבה נעוצה בכך שהמעכב בנוי מאתרים A-C, אך לא מכיל אתרים E ו-D שבהם נעשה החיתוך ההידרוליטי על ידי Glu 35 ו- Asp 52. ניתן לעבור בין מודל <scene name='User:Judy_Voet/Lysozyme/Lysozyme1_hexamer/7'>הליזוזים עם הסובסטרט</scene> למודל <scene name='User:Judy_Voet/Lysozyme/Lysozyme1/15'>הליזוזים עם המעכב</scene> לצורך הבנת מיקומם של הסובסטרט והמעכב באתר הפעיל של הליזוזים.
+
-
</p>
+
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
-
==<center>דף עבודה לתלמיד</center>==
+
האקטין קושר ATP, הקומפלקס של מולקולת האקטין עם מולקולת ATP יוצר פולימר בצורה יעילה ומתפרק בצורה איטית (כלומר - בונה את סיב האקטין בתוך התא) לעומתו, הקומפלקס אקטין-ADP מתפרק בצורה יעילה ויוצר פולימר בצורה איטית (כלומר - עוזר בפירוק סיב האקטין בתא). <scene name='10/1025405/Adp/1'>בחלבון המוצג בהדמיה</scene> ניתן לראות את מיקום ה-ADP בחלבון.
</p>
</p>
 +
 +
[[Image:הפעילות_הקטליטית_של_אקטין.jpg]][https://www.uniprot.org/uniprotkb/P68135/entry]<ref>https://www.uniprot.org/uniprotkb/P68135/entry</ref>
 +
 +
 +
 +
==<center>מחלות קשורות</center>==
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
-
[http://proteopedia.org/wiki/images/9/9d/%D7%90%D7%95%D7%A8%D7%9C%D7%99_%D7%95%D7%A9%D7%99%D7%A8%D7%94_%D7%93%D7%A3_%D7%A2%D7%91%D7%95%D7%93%D7%94.pdf דף עבודה לתלמיד]
+
 
-
</p>
+
מוטציות ב-G-actin הנמצאות בשרירים מחוספסים בשלד עלולות לגרום למיאופתיה (מחלה שבה מופיעה רצון לישון בשעות ספציפיות ביום, בדרך שאינה רגילה ולא תואמת את הצורך הטבעי של הגוף בשינה). מוטציות ב-G-actin הנמצאות בשרירים חלקים עלולות לגרום למפרצת של אבי העורקים החזה. מוטציות ב-G-actin הנמצאות בשרירי הלב עלולות לגרום לתפקוד לקוי של הלב.
 +
מוטציה אחת כזו היא "D286G"
 +
 
 +
<ref name="mutant">[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6288369/ Molecular Consequences of the Myopathy-Related D286G Mutation on Actin Function] </ref> - זו מוטציה נקודתית בה חומצת האמינו D (חומצה אספרטית) במיקום 286 ברצף חומצות האמינו של החלבון G-actin מוחלפת בגליצין (G). ההחלפה הזו משנה את המבנה המרחבי של המולקולה באיזור הקרוב לקצה ה-C של החלבון. קצה זה משמש בתהליכים שונים כגון חיבור לחלבון מיוזין.
 +
<br/>
 +
כיוון שהקישור למיוזין משפיע על פעילות החלבון כולו, על התכווצות השריר ותנועת התאים - מוטציה בנקודה זו משנה את תהליך ההתקשרות בין האקטין למיוזין, ובכך משפיעה על יכולת השריר להתכווץ ולבצע פעולות מכניות בתאים המכילים אותו.
 +
<br/>
 +
לכן, אדם עם מוטציה זו עשוי להציג תסמינים ותפקוד לקוי של הלב, כגון עיוותי דופק או בעיות ביצור כוח. יש לציין שהמידע בנוגע להשפעה המדויקת של מוטציה כזו הוא עוד ראשוני ודרוש מחקר נוסף.
 +
</p>
 +
 
<p dir='rtl'>
<p dir='rtl'>
==<center>קישורים נוספים</center>==
==<center>קישורים נוספים</center>==
* [https://www.science.org/doi/10.1126/science.1059700 המבנה הגבישי של חלבון האקטין במצב ADP]
* [https://www.science.org/doi/10.1126/science.1059700 המבנה הגבישי של חלבון האקטין במצב ADP]
-
 
+
* [https://rest.uniprot.org/uniprotkb/P68135.fasta רצף חומצות האמינו של החלבון]
==<center>מקורות מידע</center>==
==<center>מקורות מידע</center>==
<references/>
<references/>
Line 104: Line 131:
[[ar:Lysozyme (Arabic)]]
[[ar:Lysozyme (Arabic)]]
[[en:Lysozyme]]
[[en:Lysozyme]]
 +
 +
 +
==<center>בואו נראה אתכם - וידוא הבנה</center>==
 +
<div style="text-align: right; direction: rtl; margin-left: 1em;">
 +
 +
<p dir='rtl'>
 +
<quiz display=simple>
 +
{שאלה 1: מהם שלושה תפקידים של סיבי האקטין בתא?
 +
|type="()"}
 +
+ תנועת התא, כיווץ התא בזמן חלוקתו (ציטוקינזה) ותמיכה מכנית בקרום התא.
 +
- העברת ציטופלסמה מתא לתא, תמיכה רוחנית בתא ותנועת התא.
 +
- כיווץ התא בזמן מנוחה, תנועת התא והשתתפות בכיווץ התא יחד עם מולקולת מיוזין.
 +
- תנועת התא, כיווץ התא בזמן העברת ציטופלסמה והשתתפות בצמתי תאים.
 +
 +
{שאלה 2: באיזו שנה נצפה לראשונה חלבון האקטין וע"י מי?
 +
|type="()"}
 +
- בשנת 1887 ע"י ברונו פ' שטאוב.
 +
- בשנת 1987 ע"י ו"ד הליבורטון
 +
+ בשנת 1887 ע"י ו"ד הליבורטון.
 +
- בשהת 1787 ע"י אלברט סנט-דיאורד
 +
 +
{שאלה 3: במבנה החלבון חומצות האמינו חוברות יחד באמצעות קשרים...?
 +
|type="()"}
 +
- הידרופילים.
 +
- ציטופלסמים.
 +
- הידרופובים.
 +
+ פפטידיים.
 +
 +
{שאלה 4: על מנת שחלבון המיוזין יבצע את פעילותו המוטורית עליו להקשר אל?
 +
|type="()"}
 +
 +
- אנרגיית ATP
 +
+ סיב אקטין
 +
- אנזים קינאז
 +
- סיב טרופונין
 +
 +
{שאלה 5: לאילו מחלות עלולות לגרום מוטציות ב G-actin?
 +
|type="()"}
 +
 +
+ מיאופתיה, מפרצת של אבי העורקים ותפקוד לקוי של הלב.
 +
- פקקת עורקים, דום לב ומיאופתיה.
 +
- מפרצת באבי העורקים, דום לב ותפקוד רגיל של הלב.
 +
- מיאופתיה, דלקת באבי העורקים ושבץ לב.
 +
 +
 +
{שאלה 6: הסתכלו בסצנות השונות, מה משותף לכולן?
 +
|type="()"}
 +
 +
- כולן קשורות לחלבון מיוזין
 +
+ כולן מראות ומדגישות חלקים שונים בחלבון אקטין
 +
- כולן מראות את החומצות האמיניות בחלבון
 +
- כולן מראות את כל החלקים בחלבון אבל כל פעם בצורה אחרת
 +
 +
</quizz>

Current revision

Contents

חלבון אקטין

חלבון האקטין

Drag the structure with the mouse to rotate

מידע כללי על החלבון

חלבון האקטין, הינו חלבון שמור אבולוציונית (כלומר רצף החלבון דומה מאוד ביצורים שונים). הוא חלבון המעורב בסוגים שונים של תנועתיות תאים ומתבטא בפריסה רחבה בכל התאים האוקריוטיים. אקטין הוא המונומר (יחידת הבסיס) של שני סוגי סיבים: סיבים שהם חלק משלד התא וסיבים דקים שהם חלק מהשרירים. אקטין משתתף בהתכווצות השרירים, תנועתיות התא, חלוקת תאים וציטוקינזיס. אקטין הקשור למיוזין אחראי לרוב תנועות התאים. אקטין הוא אחד החלבונים הנפוצים ביותר בתאים איקריוטיים. אחוז האקטין מתוך סך החלבונים בתאים שריריים משתנה בהתאם לסוג השריר ותפקודו בגוף, כמו גם גורמים נוספים - למשל גיל, מגדר, רמת פעילות פיזית ומצב תזונה. בתאים שריריים אחוז האקטין יהיה בערך 10%, בעוד בתאים לא שריריים הוא יהיה בין 1-5%. אקטין הוא אחד החלבונים שהשתמרו ביותר מבחינה אבולוציונית. לדוגמה, ההבדל ברצף החלבון בין אצה לאדם הוא לא יותר מ-5%.
במובן הגנטי, שימור ביולוגי מתקיים כאשר שימושים מסויימים של גנים ממשיכים להיות מועברים מדור לדור, וקורים בתדירות גבוהה במשך הזמן. כאשר משווים בין הרצפים החלבוניים של שני מינים - למשל, אצה ואדם, ניתן לזהות תהליכי אבולוציה ושימור ביולוגי שונים שהביאו להבדלים במבנה החלבונים. דוגמה לכך היא ההבדלים בסדר חומצות האמינו או בפונקציות של החלבונים, שעשויים להשפיע על תכונות פיזיולוגיות וביוכימיות שונות בין המינים. כמו כן, ההבדלים ברצף החלבון עשויים להשפיע על יכולות ותכונות תאיות שונות בין המינים, כמו גם על תהליכי פיתוח ותפקוד של כלל האורגניזם.

לסיבי האקטין מספר תפקידי מפתח בתא:

* תמיכה מכנית בקרום התא.

* קביעת צורת התא.

* תנועת התא.

* השתתפות בסוגים מסוימים של צמתי תאים (מרווחים בין תאים שכנים שמאפשרים מעבר של יונים, מים וחומרים אחרים בין התאים).

* מתן אפשרות להעברת ציטופלזמה מתא לתא.

* כיווץ התא בזמן חלוקת התא - ציטוקינזה (תהליך חלוקת התא מתבצע על ידי סיבים העשויים אקטין ומיוזין שיוצרים טבעות הממוקמות סביב קו האמצע של התא וצמודות אל ממברנת התא. במהלך תהליך החלוקה טבעות הסיבים מתכווצות, ומושכות פנימה את קו האמצע של התא (בדומה למשיכת חוט לשם סגירת שקית). טבעות הסיבים הולכות ומתכווצות עד שתא האם נצבט כולו ומתחלק, ובכך נוצרים שני תאי בת עצמאיים וזהים לחלוטין).

* בתאי השריריים, השתתפות בכיווץ התא יחד עם מולקולות מיוזין.


שלושה איזופורמים (צורות) של אקטין מזוהות אצל חולייתנים: α)Aa) (נקרא גם G-actin - אקטין "גלובולרי") - הוא יחידה בודדת של החלבון המצוי ברקמת השריר ומהווה מרכיב מרכזי במנגנון ההתכווצות. הפולימר שנוצר מחיבור של מספר יחידות G-אקטין נקרא "F-אקטין" והוא Aa שקשור ל-ATP. צורות נוספות של אקטין הן β)Ab) ו-γ)Ag), שהם מרכיבים של שלד התא ומתווכים של תנועתיות פנימית של תאים.

אופן יצירת F-actin על ידי חיבור של ATP ל-G-actin.
אופן יצירת F-actin על ידי חיבור של ATP ל-G-actin.

[1]



:מיקום סיבי האקטין בתוך התא

Image:האקטין_בתוך_שלד_התא.jpg

שלד התא הוא מבנה חוטי תלת מימדי דינמי בציטופלזמה. תפקידיו כוללים שמירה על צורת התא, תנועת תאים (באיקריוטים) וארגון אברונים או מבנים דמויי אברונים בתוך התא. שלד התא כולל סיבים ומולקולות ארוכות מסוגים שונים, שבנויות בין היתר על אקטין. סיבים אלו מסומנים בתמונה כחוטים ארוכים כחולים.


היסטוריה

האקטין נצפה לראשונה במיקרוסקופ ב-1887 על ידי ויליאם ד. הליבורטון, שבודד מתא שריר חלבון שגרם לקרישת תמצית מיוזין. למרות זאת, הליבורטון לא הצליח לאפיין יותר את החלבון שראה וגילוי האקטין יוחס לברונו פ' שטאוב, ביוכימאי צעיר שעבד במעבדתו של אלברט סנט-דיאורד במכון לכימיה רפואית באוניברסיטת סגד שבהונגריה. ב-1942 פיתח שטאוב טכניקה חדשנית לבידוד חלבון מהשריר שאפשרה לו לבודד כמויות גדולות יחסית של אקטין טהור, בשיטה הדומה לזו שמשתמשים בה כיום לבידוד האקטין.

מבנה החלבון

חומצות האמינו השונות בחלבון האקטין

Drag the structure with the mouse to rotate

בערך זה מוצג המבנה של המונומר של חלבון האקטין (כלומר G-actin מתאי ארנבון מצוי Oryctolagus cuniculus).
חלבון זה מורכב משרשרת אחת, אשר מונה 375 חומצות אמינו. כמו כל חלבון, גם כאן ניתן לראות את קצוות N ו C, החלבון נצבע מצבע כחול בקצה ה-N טרמינלי, בצבעי הקשת ועד צבע אדום בקצה C טרמינלי. זהו המבנה הראשוני של החלבון - סידור החומצות האמיניות השונות. החומצות האמיניות מחוברות אחת לשניה בקשרים פפטידיים. בהדמיה הבאה, ניתן לראות את השונות בצבעים שונים.

מתייחס לקשרים לא קוולנטים (למשל קשרי מימן) הנוצרים בין חומצות אמינו שונות שאינן סמוכות בהכרח במבנה הראשוני, המאפשרים מבנים סלילי אלפא, מישורי בטא ופניות. חלבון זה מורכב מעשרים וחמישה סלילי אלפא (בורוד), עשרים וחמישה מישורי בטא (בצהוב) וארבע פניות.
המבנה השניוני משפיע על המבנה השלישוני של החלבון - כלומר, הקשרים בין המבנים השניוניים ויצירת המבנה המרחבי הכללי של המולקולה, שמאפשר את הקישור לסובסטרטים השונים.



קישור לחלבונים ומולקולות אחרות

התכווצות השרירים והפעילות של האקטין קשורה גם לחלבון נוסף, מיוזין, שתהליך פעילותו והתכווצות השריר באופן כללי מבוקרים גם על ידי עלייה בריכוז המסומנים בהדמיה כעיגולים ירוקים. התנועה בחלבון מושפעת מהפעילות הקטליטית של האקטין - קישור ל-ATP גורם להרכבת הסיבים ופירוק ה-ATP ל-ADP ופוספט גורם לפירוקם. הפעילות הזו מתאפשרת בזכות הקישור שלו גם למולקולת מיוזין.
1. בשלב הראשון, יש מולקולות שחוסמות את אתרי הקשירה של האקטין למיוזין, ואינו מאפשר את התכווצות השריר. כשיוני סידן נקשרים למולקולות האלו, האקטין יכול לנוע לאיזורים שונים וליצור אינטראקציה מרחבית עם מולקולות המיוזין. כך הוא נחשב "מחובר".
2. כש-ATP נקשר למיוזין, הקשר בין המיוזין לאקטין משתחרר, והאקטין נחשב "משוחרר". השרירים מצויים בשלב זה במצב נוקשה.
3. בשלב הבא, מתרחשת הידרוליזה (פירוק) של ה-ATP והתוצרים (ADP ופופסט) נשארים קשורים למולקולה, והאקטין נחשב "דרוך".
4. המגע הקטן ביותר עם סיבי האקטין גורם לשחרור הפוספט, לחיזוק הקשר בין האקטין למיוזין ובכך כיווץ של השריר - כוח של דחיפה ודחיסה במבנה כולו - "הפעלת כוח".
החלבון אקטין (בעמדה 112-125 ובעמדה 360-372) גם לחלבון העזר אלפא-אקטינין - שבדומה לחלבון נוסף - פימברין, יוצר מערכים מקבילים לאקטין. האלפא-אקטינין יוצר מבנה שמתכווץ, למשל בשריר חלק או אפיתל.
(פימברין - חלבון המשתתף בתהליך החלוקה התאית, במיוחד בתאים המתחלקים במהלך חיי התא הרגילים וגם בתאים סרטניים. התפקיד העיקרי של הפימברין הוא לשלוט ולתזמן את מהירות החלוקה התאית על ידי השפעה על האנזימים המעוררים חלוקת התא. יש לפימברין תפקיד חשוב בתהליכי תיקון תקלות גנטיות ובהגנה מפני נזקים כימיים.)
החלבון אקטין המגובש [2] המוצג כאן, נקשר גם שנקראת RHO - TETRAMETHYLRHODAMINE-5-MALEIMIDE. המולקולה הזו היא גשש פלורסנטי, שנקשר לחלבון ומונע ממנו לעבור פולימריזציה כך שיוכל לעבור גיבוש וכמו כן נותן לו צבע אדום אופייני שמזוהה לאחר הגיבוש.
עוד מידע על חלבונים קושרי אקטין בסרטון הבא

:הפעילות הקטליטית של החלבון

האקטין קושר ATP, הקומפלקס של מולקולת האקטין עם מולקולת ATP יוצר פולימר בצורה יעילה ומתפרק בצורה איטית (כלומר - בונה את סיב האקטין בתוך התא) לעומתו, הקומפלקס אקטין-ADP מתפרק בצורה יעילה ויוצר פולימר בצורה איטית (כלומר - עוזר בפירוק סיב האקטין בתא). ניתן לראות את מיקום ה-ADP בחלבון.

Image:הפעילות_הקטליטית_של_אקטין.jpg[1][3]


מחלות קשורות

מוטציות ב-G-actin הנמצאות בשרירים מחוספסים בשלד עלולות לגרום למיאופתיה (מחלה שבה מופיעה רצון לישון בשעות ספציפיות ביום, בדרך שאינה רגילה ולא תואמת את הצורך הטבעי של הגוף בשינה). מוטציות ב-G-actin הנמצאות בשרירים חלקים עלולות לגרום למפרצת של אבי העורקים החזה. מוטציות ב-G-actin הנמצאות בשרירי הלב עלולות לגרום לתפקוד לקוי של הלב. מוטציה אחת כזו היא "D286G" [4] - זו מוטציה נקודתית בה חומצת האמינו D (חומצה אספרטית) במיקום 286 ברצף חומצות האמינו של החלבון G-actin מוחלפת בגליצין (G). ההחלפה הזו משנה את המבנה המרחבי של המולקולה באיזור הקרוב לקצה ה-C של החלבון. קצה זה משמש בתהליכים שונים כגון חיבור לחלבון מיוזין.
כיוון שהקישור למיוזין משפיע על פעילות החלבון כולו, על התכווצות השריר ותנועת התאים - מוטציה בנקודה זו משנה את תהליך ההתקשרות בין האקטין למיוזין, ובכך משפיעה על יכולת השריר להתכווץ ולבצע פעולות מכניות בתאים המכילים אותו.
לכן, אדם עם מוטציה זו עשוי להציג תסמינים ותפקוד לקוי של הלב, כגון עיוותי דופק או בעיות ביצור כוח. יש לציין שהמידע בנוגע להשפעה המדויקת של מוטציה כזו הוא עוד ראשוני ודרוש מחקר נוסף.


קישורים נוספים

מקורות מידע

  1. ↑ מבנה ותפקוד- פונקציית חלבון II
  2. ↑ המבנה המגובש של אקטין
  3. ↑ https://www.uniprot.org/uniprotkb/P68135/entry
  4. ↑ Molecular Consequences of the Myopathy-Related D286G Mutation on Actin Function


בואו נראה אתכם - וידוא הבנה

1. שאלה 1: מהם שלושה תפקידים של סיבי האקטין בתא?

תנועת התא, כיווץ התא בזמן חלוקתו (ציטוקינזה) ותמיכה מכנית בקרום התא.
העברת ציטופלסמה מתא לתא, תמיכה רוחנית בתא ותנועת התא.
כיווץ התא בזמן מנוחה, תנועת התא והשתתפות בכיווץ התא יחד עם מולקולת מיוזין.
תנועת התא, כיווץ התא בזמן העברת ציטופלסמה והשתתפות בצמתי תאים.

2. שאלה 2: באיזו שנה נצפה לראשונה חלבון האקטין וע"י מי?

בשנת 1887 ע"י ברונו פ' שטאוב.
בשנת 1987 ע"י ו"ד הליבורטון
בשנת 1887 ע"י ו"ד הליבורטון.
בשהת 1787 ע"י אלברט סנט-דיאורד

3. שאלה 3: במבנה החלבון חומצות האמינו חוברות יחד באמצעות קשרים...?

הידרופילים.
ציטופלסמים.
הידרופובים.
פפטידיים.

4. שאלה 4: על מנת שחלבון המיוזין יבצע את פעילותו המוטורית עליו להקשר אל?

אנרגיית ATP
סיב אקטין
אנזים קינאז
סיב טרופונין

5. שאלה 5: לאילו מחלות עלולות לגרום מוטציות ב G-actin?

מיאופתיה, מפרצת של אבי העורקים ותפקוד לקוי של הלב.
פקקת עורקים, דום לב ומיאופתיה.
מפרצת באבי העורקים, דום לב ותפקוד רגיל של הלב.
מיאופתיה, דלקת באבי העורקים ושבץ לב.

6. שאלה 6: הסתכלו בסצנות השונות, מה משותף לכולן?

כולן קשורות לחלבון מיוזין
כולן מראות ומדגישות חלקים שונים בחלבון אקטין
כולן מראות את החומצות האמיניות בחלבון
כולן מראות את כל החלקים בחלבון אבל כל פעם בצורה אחרת

Your score is 0 / 0

Proteopedia Page Contributors and Editors (what is this?)

Gal Arditi, Offir Lupo

Retrieved from "http://52.214.119.220/wiki/index.php/Actin_Protein_%28Hebrew%29"
Personal tools
In other languages