Actin Protein (Hebrew)
From Proteopedia
| Line 105: | Line 105: | ||
מוטציה אחת כזו היא "D286G" | מוטציה אחת כזו היא "D286G" | ||
| - | <ref name=" | + | <ref name="mutant">[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6288369/ מבנה ותפקוד- פונקציית חלבון II]</ref> - זו מוטציה נקודתית בה חומצה האמינו D במיקום 286 ברצף חומצות האמינו של החלבון A-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. |
</p> | </p> | ||
Revision as of 08:50, 20 February 2024
Contents |
חלבון אקטין
|
מידע כללי על החלבון
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.
אקטין משתתף בהתכווצות השרירים, תנועתיות התא, חלוקת תאים וציטוקינזיס. אקטין הקשור למיוזין אחראי לרוב תנועות התאים. אקטין הוא אחד החלבונים הנפוצים ביותר בתאים איקריוטיים. ריכוז 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 ריכוז 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.
* בתאי השריר, 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.
לפרטים נוספים ראה:
*2 קונפורמציות של אקטין Ag: 1hlu 2btf
:מיקום סיבי האקטין בתוך התא
שלד התא הוא מבנה חוטי תלת מימדי דינמי בציטופלזמה. תפקידיו כוללים שמירה על צורת התא, תנועת תאים (באאוקריוטים), תנועת התא וארגון אברונים או מבנים דמויי אברונים בתוך התא. שלד התא כולל מיקרופילמנטים (חלבונים דמויי אקטין), מיקרוטובולים (חלבונים דמויי טובולין), חוטי הביניים (בעיקר באוקריוטים) וחלבוני MinD-ParA, הנראים כייחודיים לפרוקריוטים.
היסטוריה
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.
מבנה החלבון
|
חלבון האקטין שמוצג (מתוך הארנבון המצוי - Oryctolagus cuniculus).
החלבון מורכב משרשרת אחת, אשר מונה 375 חומצות אמינו.
לחלבון קצוות C ו N, החלבון נצבע מצבע אדום בקצה C טרמינלי בצבעי הקשת עד עד צבע כחול בקצה ה-N טרמינלי.
מורכב מעשרים וחמישה אזורים של אלפא (צבועים בורוד), עשרים וחמישה אזורים המרכיבים את מישורי בטא (בצהוב) וארבעה אזורים של פניות (צבועים בכחול). המבנים השניוניים האלו מאפשרים את המבנה השלישוני של החלבון, שמאפשר את הקישור לסובסטרטים השונים.
אופיים של שיירי החומצות האמינו בחלבון קובע את רמת הידרופוביות או ההידרופיליות של האזורים השונים במולקולה. האזורים ההידרופוביים מופיעים באפור וההידרופיליים בסגול. בדרך כלל, איזורים הידרופוביים יהיו ממוקמים במרכז המולקולה בעוד איזורים הידרופיליים יהיו האיזורים החיצוניים, שכן הסביבה התאית היא סביבה מימית. האקטין הוא חלבון תוך תאי, מפוזר לאורך כל הציטופלסמה של התא ומקף בסביבה המימית ולכן אין כאן משמעות לאיזורים ההידרופוביים וההידרופיליים והם מפוזרים לאורך כל החלבון.
: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.
[1][2]
קישור לחלבונים ומולקולות אחרות
ראשית, התכווצות השרירים והפעילות של האקטין קשורה גם לחלבון נוסף, מיוזין, שתהליך פעילותו והתכווצות השריר באופן כללי מבוקרים גם על ידי עלייה בריכוז יוני הסידן המסומנים בהדמיה כעיגולים ירוקים.
מולקולת האקטין משפיעה על התנועה בחלבון באמצעות הפעילות הקטליטית שלו - קישור לATP ופירוקו ל-ADP ופוספט. 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 נקשר (בעמדה 112-125 ובעמדה 360-372) גם לחלבון העזר אלפא-אקטינין - שבדומה לחלבון נוסף (פימברין) יוצרים מערכים מקבילים לאקטין. הפימברין יוצר מערך מאוד צפוף שנמצא בשלוחה הציטופלזמתית, והאלפא-אקטינין יוצר מבנה שמתכווץ, למשל בשריר חלק או אפיתל.
החלבון אקטין נקשר גם שנקראת RHO - קינאז (שם כולל לקבוצת אנזימים האחראים על שפעול של תהליכים בתא על ידי זירחון מולקולות) שבקישור לאקטין מעורב בויסות המבנה של סיבי האקטין בתא והתנועה של התאים בעקבות הפעילות שלו על שלד התא.
על פעילות ה-RHO בתאים
עוד מידע על חלבונים קושרי אקטין בסרטון הבא
מחלות קשורות
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. מוטציה אחת כזו היא "D286G" [3] - זו מוטציה נקודתית בה חומצה האמינו D במיקום 286 ברצף חומצות האמינו של החלבון A-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
- ↑ מבנה ותפקוד- פונקציית חלבון II
- ↑ https://www.uniprot.org/uniprotkb/P68135/entry
- ↑ מבנה ותפקוד- פונקציית חלבון II
בואו נראה אתכם - וידוא הבנה
