Keratin (hebrew)
From Proteopedia
| Line 12: | Line 12: | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| - | הרצף הראשוני של הקרטינים עשיר ברצפים חזרתיים בני 7 חומצות אמינו. 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/Amino_acid/2'>הרצף הראשוני</scene> של הקרטינים עשיר ברצפים חזרתיים בני 7 חומצות אמינו. 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 בצבע ירוק). ככל הידוע, אזור האלפא הליקסים בחלבון הוא האזור המרכזי המאפשר לחלבונים להקשר לחלבונים נוספים וליצור סיבים מבניים. בתמונה "מבנה החלבון" ניתן לראות את אזורי הראש והזנב בקצוות ואת אזורי האלפא הליקס בצהוב ובירוק. |
<br> | <br> | ||
</P> | </P> | ||
| Line 75: | Line 75: | ||
<br><br><br><br><br><br><br><br> | <br><br><br><br><br><br><br><br> | ||
| - | קרטינים מאופיינים ב | + | קרטינים מאופיינים ב עשיר בחומצות אמינו קטנות כ<scene name='72/728331/Gly_and_ala/1'>גליצין ואלנין</scene> (מסומנות בהדמיה בצבע אדום). |
<br> | <br> | ||
| - | המבנה השניוני של קרטינים מתאפיין בראש (קצה N) וזנב (קצה C) שביניהם מספר | + | המבנה השניוני של קרטינים מתאפיין בראש (קצה N) וזנב (קצה C) שביניהם מספר , |
<ref> | <ref> | ||
http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3TNU | http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3TNU | ||
</ref> | </ref> | ||
כמתואר בתמונה: | כמתואר בתמונה: | ||
| - | </P> | ||
| - | <p dir='rtl'> | ||
| - | <br> | ||
| - | </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 | ||
==<div style="text-align:right;direction:rtl;">סיבי קרטין</div>== | ==<div style="text-align:right;direction:rtl;">סיבי קרטין</div>== | ||
| Line 122: | Line 113: | ||
| - | |||
| - | ==<div style="text-align:right;direction:rtl;">קרטין בשיער</div>== | ||
| - | <p dir='rtl'> | ||
| - | השערה היא סיב המורכב משלוש שכבות - ליבה (מדולה), קורטקס, ומעטפת קשקשים דמויי רעפים. <br>חלבון הקרטין נמצא בשכבת הקורטקס ומהווה מרכיב מרכזי בה.<br> | ||
| - | צורת השיער מושפעת מ | ||
| - | [http://web.macam98.ac.il/~litami/iritmoshe/10.htm הקשרים הכימיים] | ||
| - | הקיימים בין סיבי הקרטין ואילו איכות השיער תלויה בכמות הקרטין שהזקיק מייצר. ככל שמיוצר יותר קרטין כך השיער עבה וחזק יותר. | ||
| - | <br> | ||
| - | </P> | ||
| - | |||
| - | [[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>== | ||
| - | |||
| - | <p dir='rtl'> | ||
| - | |||
| - | קיימות מחלות שונות הקשורות בייצור לא תקין של קרטין. | ||
| - | <ref> | ||
| - | http://www.nhw.co.il/%D7%9E%D7%97%D7%9C%D7%95%D7%AA-%D7%A2%D7%95%D7%A8.html | ||
| - | </ref> | ||
| - | </P> | ||
| - | <p dir='rtl'> | ||
| - | אקנה | ||
| - | היפרקרטוזיס | ||
| - | [[Image:Hyperkeratosis.jpg]] | ||
| - | </P> | ||
| - | ==<div style="text-align:right;direction:rtl;"> הפניות</div>== | ||
| - | |||
| - | <p dir='rtl'> | ||
| - | <references/> | ||
| - | <br> | ||
| - | |||
| - | <br> | ||
| - | דף עבודה לתלמיד | ||
| - | <br> | ||
| - | |||
| - | |||
| - | </P> | ||
| - | <br> | ||
| - | <p dir='rtl'> | ||
| - | <br> | ||
| - | |||
| - | <br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br> | ||
| - | </P> | ||
| Line 177: | Line 122: | ||
</ref> | </ref> | ||
| - | ישנם שני סוגים של חלבוני קרטין: | ||
| - | <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| | [[Image:HEK.jpg|200px|right|thumb| | ||
Revision as of 09:20, 24 June 2016
Contents |
קרטינים
קרטינים הם קבוצה של 54 חלבונים מבניים המאורגנים במבנה של סיבים הנקראים סיבי ביניים (intermediate filaments). חלבונים אלו נמצאים בתאי מערכת הכסות, הכוללת את העור, השיער והציפורניים. הקרטינים חיוניים לתמיכה מבנית בתא ולהקניית גמישות וחוזק לרקמה. בנוסף הם מעורבים בבקרה של תהליכים תאיים כגון גדילה, שגשוג ומוות. סיבי הקרטין מעוררים ענין רב בעולם המחקר והרפואה בגלל המגוון הגדול שלהם והמחלות הרבות הנגרמות בעקבות פגיעה בהם.
מבנה החלבון
של הקרטינים עשיר ברצפים חזרתיים בני 7 חומצות אמינו. 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 (הסלילים מסומנים בהדמיה בצבע ירוק). ככל הידוע, אזור האלפא הליקסים בחלבון הוא האזור המרכזי המאפשר לחלבונים להקשר לחלבונים נוספים וליצור סיבים מבניים. בתמונה "מבנה החלבון" ניתן לראות את אזורי הראש והזנב בקצוות ואת אזורי האלפא הליקס בצהוב ובירוק.
התארגנות החלבונים בסיב
הקרטינים מחולקים לשני תתי קבוצות, 28 קרטינים מסוג 1 ו26 קרטינים מסוג 2. חלבון קרטין (היחידה המונומרית) מסוג 1 נקשר במקביל לחלבון קרטין מסוג 2, 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.
[[Image:התארגנות הסיבים עד לרמת הסיב.jpg|300px|left|]
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. 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. לצפייה במודל של הטרודימר מלא, קרטין 10 וקרטין 1 (K1/K10) הכנסו לקישור: מודל סליל כפול
הקשרים הכימיים המחזיקים את סיבי הקרטין
|
סיבי הקרטין מוחזקים באמצעות מספר קשרים כימיים: קשרים הידרופוביים, קשרי מימן וקשרי מלח. במקטע המתואר בערך זה (K5/K14) בקצה C של המולקולה ישנן אינטראקציות פנימיות וחיצוניות של קשרי מלח. אזור זה שמור אבולוציונית ומשערים שהוא אחראי על הנעת תהליך יצירת סיב קרטין מהיחידות הבודדות. מיפוי המטען של המולקולה הראה שהקצה C של המולקולה טעון שלילית ואילו קצה N טעון חיוביות. פער מטעני זה לא נמצא בחלבונים מבניים אחרים, וככל הנראה נדרש לשם חיבור תת היחידות לאוליגומרים.
קשר דיסולפידי ייחודי נמצא בחומצה אמינית ציסטאין 367. במקטע החלבוני המתואר בערך זה ישנם שלושה ציסטאין היכולים לתרום את הקבוצה הצידית שלהם לקשרים דיס ולפידים. 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.
השלכות והיבטים רפואיים
<p dir='rtl'>
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.
[2]
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.
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.
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.
הבנה מעמיקה של מבנה הקרטינים ואופן ההתארגנות שלהם כסיבים, תאפשר לסייע לחולים רבים הסובלים כיום ממחלות חשוכות מרפא.
<p>
[3]
מקורות מידע
<p dir='rtl'>
- ↑ PLoS One. 2015; 10(7): e0132706.Published online 2015 Jul16. doi: 10.1371/journal.pone.0132706 PMCID: PMC4504709 Complete Structure of an Epithelial Keratin Dimer: Implications for Intermediate Filament Assembly David J. Bray,1,2 Tiffany R. Walsh,3,* Massimo G. Noro,4 and Rebecca Notman1,2,*
- ↑ 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.
- ↑ 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.
<p>
קרטינים מאופיינים ב עשיר בחומצות אמינו קטנות כ (מסומנות בהדמיה בצבע אדום).
המבנה השניוני של קרטינים מתאפיין בראש (קצה N) וזנב (קצה C) שביניהם מספר ,
[1]
כמתואר בתמונה:
סיבי קרטין
<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.
סוגי קשרים כימיים בסיבי קרטין:
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.
קשרי מימן עלולים להיפגע עקב ספיחת מים של הקרטין ובנוסף הם מסוגלים להישבר במקרים של מגע עם תמיסות מרוכזות של מלחים מסוימים.
2. - 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.
3. - קשרים קוולנטים בין אטומי גופרית של שני ציסטאינים.
4. - קשרים בין קבוצות הידרופוביות.
יצירת מערכת הכסות מתרחשת בתהליך שנקרא התקרנות ( keratinization ) . בעומק העור נמצאים תאים 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. [2]
אינמונופלורוסנציה
(A)- שכבה של קרטינוציטים
(B)- קרטין 18 מסומן באדום
(C)- מודל תלת מימדי של קרטינוציטים
לקוח מתוך:
https://www.cellapplications.com/human-epidermal-keratinocytes-hek
