הומאוסטזיס ברמה מולקולריתמפת האתרעל האתרעקרונותספריהאאוקריוטיםפרוקריוטים?מוכנים  
*

אאוקריוטים

רקע תיאורטי

תעודות זיהוי של בעלי תפקיד במסלול ה- NF-κB

ציטוקינים:
הציטוקינים הם קבוצת חלבונים, המתווכים בין תאי מערכת החיסון. התיווך נעשה בין תאים מאותו סוג, ובין תאים מסוגים אחרים. כגון תאי גזע המפויטים (תאי מוח עצם). קבוצת חלבונים זו כוללת בין השאר אינטרפרונים: α,β,γ. אינטרלוקינים (IL) 1-18, ואת החומרים: TNFα וכן TGFβ.
מבנה: חלבונים בעלי משקל מולקולרי נמוך.
תאי הפרשה: תאי מערכת החיסון.
הגורם להפרשה: חדירה או אינטראקציה של אנטיגן זר.
תאי מטרה: התא המפריש,תאים סמוכים ולעתים תאים מרוחקים.
המשותף לכל תאי המטרה הוא ביטוי קולטנים ייחודיים לציטוקינים. קיימת בקרה על ביטוי קולטנים לציטוקינים. לדוגמה, תאי T מסייעים (TH)משופעלים מבטאים קולטן בעל זיקה גבוהה לאינטרלוקין 2 (IL-2 ), לעומת תאי T שאינם משופעלים.
פעילות: טווח הפעילות של הציטוקינים הוא רחב מאוד ותלוי בצירוף התנאים וברמות החומרים בסביבת התא ( הקשר תאי). אינטרלוקינים פועלים בעיקר על תאי מערכת החיסון ובנוסף עשויים להשפיע על סוגי תאים נוספים בהגברה או בעיכוב של תהליכים תוך- תאיים שונים.
תאי TH משופעלים על ידי אנטיגן; הם מתמיינים בנוכחות ציטוקינים לתת-אוכלוסיות מסוג TH1 ו- TH2. לאחר ההתמיינות הם מפרישים כמה סוגי ציטוקינים האופיינים לאוכלוסייה. תאי TH1 משתתפים בתגובה תאית ותאי TH2 פעילים בעיקר בעידוד תגובה הומורלית של ייצור נוגדנים.

עוד מידע על סוגי תאים במערכת החיסון




IL-1
IL-1
שיוך ראשי: ציטוקין.
שיוך משני: אינטרלוקין.
מבנה: חלבון הבנוי כהטרודימר.
תאי הפרשה: מאקרופאג'ים.
הגורם להפרשה: חדירת אנטיגן זר.
תאי מטרה: פיברובלסטים, אנדוטל, תאי גזע המפויטים, תאי לבלב מפרישי אינסולין ועוד.
פעילות: קישור לקולטן ייחודי על קרום התא, שפעול מסלולים תוך- תאים העשויים להפעיל מסלולים ביוכימיים שונים ארוכים ומורכבים בתא.
המסלולים שיופעלו ועוצמת הפעילות תלויים בסוג התא ובתנאי סביבת התא.
דוגמאות לפעילויות אפשריות:




TNFα - Tumor Necrosis Factor
TNFα
שיוך ראשי: ציטוקין.
מבנה: חלבון המורכב משרשרת של 157 חומצות אמיניות (באדם). חלבון פעיל נוצר לאחר חיתוך של חלבון ארוך יותר המכיל 233 חומצות אמיניות.
תאי הפרשה:
הגורם להפרשה:
עיכוב הפרשה : אינטרלוקין IL-6.
למידע נוסף על אינטרלוקין .
תאי מטרה:
  • פיברובלסטים (תאי רקמת חיבור).
  • אנדוטל.
  • תאי אפיתל בכבד
  • תאי גזע המפויטים (במערכת הדם)
  • תאי לבלב מפרישי אינסולין ותאים רבים נוספים.
פעילות:
נקודה למחשבה: יש לזכור שהאות TNFα מעורר תהליכים אפופטוטיים ואנטיאפופטוטיים בו-זמנית.
המסלולים שיופעלו ועוצמת הפעילות של כל מסלול תלויים בסוג התא ובשיווי המשקל הדינמי המתהווה בתוך התא (ההקשר התאי).




קולטן ל TNFα
חלבון חוצה קרום
שיוך : קולטנים רבים קושרי - TNFα עשירים בחומצה אמינית מסוג ציסטאין (Cys) בחלק החוץ-תאי. בחלק החוץ תאי של הקולטן נמצא דמיון ברצף החומצות האמיניות. חלק מהקולטנים מגלים דמיון בחלק התוך-ממברנלי של הקולטן. לעתים הקולטנים מבטאים מתחם (רצף חומצות אמיניות) הנקרא Death domain בחלק התוך-תאי של הקולטן. (תפקוד עיקרי של מתחם זה הוא שפעול וגיוס אנזימים מסוג קספאזות אשר מובילים לתהליך של מוות תאי מתוכנן - אפופטוזיס.

קולטן חודר ממברנה

מיקום : קרום התא. מתבטא על כל תאי הגוף פרט לתאי דם אדומים.
מבנה : גליקופרוטאין הבנוי כטרימר. חלקו הבולט כלפי חוץ כולל יחידה הנקשרת לציטוקין TNFα. יחידה נוספת מעבירה אות קישור לחלק הציטופלסמתי, החלק הציטופלזמתי מקיים קשר, "משוחח" עם חלבונים נוספים כמו TRADD, RIP, המכילים מתחם מסוג Death domain, והמעבירים את האות אל תוך התא. בתא מתפתח תהליך המשפיע על ביטוי גנים .
גירוי: קישור לאות מסוג TNFα.
פעילות: הפעלת חלבונים המשפעלים את הקינאז IKK .

נקודה למחשבה: לכמה נגיפים, גנים המקודדים לחלבונים קושרי TNFα. לגנים הנגיפיים רצף הדומה לרצף הקולטן בתאים אאוקריוטיים.




קולטן ל- IL-1
קולטן חודר ממברנה
מבנה: חלבון חודר ממברנה . אורכו של החלבון הוא 576 חומצות אמיניות.
החלבון כולל אזור חוץ-תאי, אזור תוך-ממברנלי ואזור תוך-תאי . האזור החוץ-תאי כולל שלושה מתחמים דמויי אימונוגלובולין.
גירוי: קישור האות מסוג IL-1.
עיכוב: ניתן לחסום את קישור לקולטון IL-1 על ידי החומר Suramin.
מיקום וכמות הקולטנים: הקולטנים מצויים בקרום התא של תאים מסוגים שונים כמו פיברובלסטים, תאי אנדוטל, תאי גזע המפויטים ,תאי לבלב, תאים קושרי TNFα ותאים קושרי לימפוטוקסין מסוג TNFβ.
צפיפות הקולטנים על קרומי תאים שונים משתנה מכמה אלפים ועד עשרת אלפים לתא אחד.
צפיפות הקולטנים לתא משתנה בדרך כלל בעקבות הגירוי של התא על ידי אות מסוג IL-1 ובהשפעת חומרים נוספים.
פעילויות הקולטנים: קישור אות מסוג IL-1 לקולטן גורם לשפעול חלבונים המשפעלים את הקינאז IKK במסלול ה- NF-κB.
נקודה למחשבה: ניתן לחסום את הקישור לקולטןIL-1 על ידי החומר Suramin.




קינאז IKK
קינאז IKK
שיוך: אנזימים מסוג קינאזות.
מבנה: חלבון הבנוי משלוש תת יחידות.
מיקום: חלבון "אחזקת בית" המיוצר באופן קבוע בתא. הוא מצוי בציטופלזמה בצורה בלתי משופעלת.
הגורם לשיפעול: Suramin IKK משופעל כתוצאה מזרחון. דוגמה למזרחן הוא החלבון NIK.
החלבון NIK עובר שפעול בתגובה לקישור אותות שונים. הפעלת IKK על ידי אותות שונים מתכנסת להמשך מסלול תאי משותף.
פעילות: האנזים IKK הוא שחקן מפתח בבקרה על החלבון IκB ,בתהליכים דלקתיים ובתהליכי אפופטוזיס. האנזים IKK מזרחן שתי חומצות אמיניות מסוג סרין (Sr) המצויות על חלבון ה- IκB. הזרחון מעורר תהליך יוביקיוניטיזציה של IκB.
חומצות אמיניות מסוג סרין נמצאות ברצפים שמורים ביצורים רבים, וזוהי דוגמה לשימור אבולציוני.
נקודה למחשבה: הפסקת פעילות, בעקבות שינוי בקישור של האנזים IKK לקבוצות זרחה שהיו קשורות אליו, הקינאז הופך מאנזים פעיל לאנזים בלתי פעיל.




IκBα -(kappa) Binding Inhibitor κ
IκBα
מבנה : IκBαהוא חלבון העשיר באנקרינים הדרושים לקשירת חלבונים ממשפחת חלבוני ה- Rel . החלבון IκBα מכיל מתחם NES המאפשר את יציאתו מהגרעין. יציאה של חלבון זה מהגרעין מתבצעת על ידי מערכת חלבוני Shuttling המצויים על קרום הגרעין.
מיקום: ציטופלזמה וגרעין התא.
פעילות: החלבון IκBα עשוי להימצא בתא באחד משני מצבים: עצמאי או קשור לחלבון NF-κB (ממשפחת חלבוני ה-Rel).
קישור של החלבון IκB לחלבוני NF-κB מעכב את קישורם של חלבוני NF-κB לדנ"א שבגרעין ואת פעולתם כגורם תיעתוק. לחלבון IκB תפקיד כפול בעיכוב גורם התיעתוק NF-κB.

IκB+ NF-κB
תצמיד

1. IκBα מעכב את הצטברות גורם התיעתוק NF-κB בגרעין בשתי דרכים: (א) על ידי כך ש IκBα נקשר אל NF-κB וממסך את המתחם NLS שנמצא על פניו. (ב) IκB נקשר לNF-κB וגורם ליציאתו מהגרעין בעזרת מתחם NES המצוי על פני IκB

2. החלבון IκB מונע קישור של חלבוניNF-κB לדנ"א בגרעין על ידי חסימת מתחם ה-Rel על חלבוני NF-κB . כניסה ויציאה של חומרים אלו מהגרעין מתבצעת על ידי מערכת חלבוני Shuttling המצויים על קרום הגרעין.
שפעול : החלבון IκB עוברזרחון על שתי חומצות אמיניות מסוג סרין בעזרת הקינאז IKK .




NF-κB
NF-κB
מבנה: הומודימר או הטרודימר המורכב מחלבונים שונים, כמו p65,p50, p52.
שייך למשפחת חלבוני ה- Rel ומכיל מתחם מסוג Rel.
מתחם ה- Rel אחראי על:
  • קישורו של חלבון NF-κB לדנ"א שבגרעין התא כגורם תיעתוק.
  • תהליך הפיכתו של חלבון NF-κB לדימר.
  • קישורו של חלבון NF-κB עם החלבון IκB.


החלבון NF-κB מכיל מתחם NLS , המאפשר את כניסתו לגרעין באמצעות מערכת העברה מסוג Shuttling.
יש חלבוני NF-κB מסוגים שונים והם בעלי זיקה שונה לחלבוני IκB על סוגיהם השונים ולרצפי בקרה שונים בדנ"א.
מיקום: החלבון NF-κB נמצא בציטופלזמה ובגרעין התא. המעבר בין שני האזורים בתא מתבצע בעזרת רצף NLS המצוי על פניו ובאמצעות מערכת חלבוני העברה מסוג Shuttling על קרום הגרעין.
העברה למצב פעיל: שחרור מ- IκB לאחריוביקוינטיזציה ופירוק IκB על ידי הפרוטאוזום.

פעילות:
  • החלבון NF-κB מתפקד ברוב התאים כמתנגד (אנטגוניסט) לתהליכי אפופטוזיס. הוא משרה ביטוי של גנים אנטיאפופטוטיים למשל מעכביקספאזות. לכן בתגובה לקישור אות מסוג TNFα לקולטן על קרום התא ובמצב של חוסר בחלבון NF-κB בתא כתוצאה ממחלה אומוטציה מושרית , מופעל מסלול תאי המוביל לאפופטוזיס.


  • בתאים שונים נוצרים דימרים שונים של החלבון NF-κB.

    נקודה למחשבה: חשיבות החלבון NF-κB הובנה בעזרת עכברים טרנסגנים ומוטציה מסוג של Knockout .

    הדימרים שונים ביניהם בזיקתם לדנ"א , בזיקתם למעכבים מסוג IκB ובסוג הבקרה שהם מפעילים. לדוגמה , הדימר p50-cRel מעודד תיעתוק של גנים מסוימים והדימר p52-p52 מעכב תיעתוק.


  • החלבון NF-κB נקשר כדימר לדנ"א לרצף ידוע של עשרה זוגות בסיסים.
    הוא מבקר תיעתוק (הגברה או דיכוי) של חלבונים שונים על ידי קישור לאתר מקדם (Promoter) או לאתר מעצם (Enhancer) של 60 גנים שונים ויותר.


  • החלבון NF-κB גורם לשפעול שלאינטרלוקין IL-1, של TNFα ושלציטוקינים נוספים השותפים בתהליך של יצירת מצב דלקתי. מנגנון של משוב חיובי מעודד ייצור של NF-κB .




תצמיד NF-κB+IκB
תצמיד
מבנה : בנוי משני חלבונים: NF-κB ו- IκB הנצמדים באמצעות רצף Rel.
מיקום: בציטופלסמה ובגרעין התא. התצמיד נכנס ויוצא דרך קרום הגרעין. השיווי משקל כניסה/ יציאה נוטה לכיוון יציאה מהגרעין.
פעילות: במצב תצמיד פעילותו של NF-κB כגורם תיעתוק בגרעין מעוכבת ונשמרת האפשרות לשפעל במהירות את החלבון NF-κB בשעת הצורך.
לחלבון IκB מתחם NES המאפשר יציאה של התצמיד מהגרעין לחלבון NF-κB מתחם NLS המאפשר כניסה לגרעין . כאשר חלבון IκB קשור בתצמיד לחלבון NF-κB, המתחם NLS ממוסך (מוסתר) ולכן התצמיד מצוי יותר בציטופלזמת התא מאשר בגרעין.




אנזימים E1, E2,E3
אנזים מקבוצת 2 E

מבנה: שלוש קבוצות אנזימים הבנויות מחלבון.
תפקוד:
  • אנזימים מקבוצת E1 מנצלים אנרגיה המשתחררת מפרוק ATP לשם הכנת מולקולת היוביקויטין להיצמדות של אנזים מקבוצת E2.


  • האנזימים מקבוצת E2 המשופעלים, קושרים את מולקולת היוביקויטין ומעבירים אותה לאנזימים מקבוצת E3 או ישירות לחלבון - מצע (סובסטראט) בפיקוח E3 .


  • אנזימים מקבוצת E3 מזהים חלבונים שעברו זרחון באתרים מסוימים ומצמידים אליהם מולקולות יוביקויטין. כך נבנה "עץ יוביקויטין" שאורכו מעל שלוש מולקולות של יוביקויטין.
    "עץ היוביקויטין" מסמן את החלבון כמיועד לפירוק בפרוטאוזום.
    מחזור היוביקויטין / פרטואוזום בציטופלסמה



יוביקויטין Ubiquitin
יוביקויטין Ubiquitin
מבנה: חלבון קצר המורכב מ- 76 חומצות אמיניות. נשמר באבולוציה בכל היצורים החיים מחיידקים ועד יונקים. בכל היצורים הוא משמש לסימון חלבונים כמטרה לפירוקם על ידי הפרוטאוזום.
פעילות: חלבון היוביקויטין נקשר לחומצה אמינית ליזין (Lys) בקצה האמיני של החלבון המיועד לפירוק. קישור יוביקויטין לחלבון המיועד לפירוק יוצר "עץ יוביקויטין" המזוהה על ידי הפרוטאוזום באמצעות חלבוני הבקרה שלו.




פרוטאוזום:
פרוטאוזום
מיקום: ציטופלסמת התא.
מבנה: הפרוטאוזום מורכב משני חלקים:
  • חלק ראשון אחראי על בקרת הפעולה. חלבוני בקרה מצויים משני צדי הליבה. כל אחד עשוי במבנה של- 14 חלבונים. ל- 6 מהם פעילות של האנזים ATPases . חלקם בעלי אתר הכרה לחלבון היוביקויטין.

  • חלק שני, הליבה, אחראי על פעולת הפירוק.
    הליבה בנויה מחלבונים שונים היוצרים מבנה של טבעות הנערמות זו על זו.

פעילות:
פירוק חלבונים: מערכת אנזימים המפרקים חלבונים המסומנים על ידי "עץ " יוביוקיטין (Ub ).
פירוק חלבונים בתא הוא תהליך מפתח הדומה בחשיבותו לתהליך סינתזת חלבונים בתא.
הוא מאפשר הפסקת פעולה של אנזימים פעילים ושל גורמי תיעתוק שאין בהם עוד צורך בתא. בכך הוא קוצב את זמן חייהם של החלבונים בתא.
עם זאת הוא מאפשר ביטוי של חלבונים על ידי פירוק מעכבי הסינתזה שלהם.
תיאור דרך הפעולה: חלבון יוביקויטין נקשר לחומצה אמינית ליזין (Lys) בקצה האמיני של החלבון המיועד לפירוק.
קישור יוביקויטין לחלבון מאפשר בניית "עץ יוביקויטין" המזוהה על ידי הפרוטאוזום באמצעות חלבוני הבקרה שלו.
החלבון המיועד לפירוק נפרש תוך השקעת אנרגיה על ידי אנזימי ATPases ומועבר לליבה של הפרוטאוזום, שם מצויים אתרים פעילים בשתי הטבעות המרכזיות השוברים כמה קשרים פפטידיים ייחודיים ויוצרים שרשרות חלבוניות קצרות באורך ממוצע של 8 חומצות אמיניות. שרשרות אלו עוזבות את ליבת הפרוטאוזום. איו זה ידוע באשר לשרשרות אלו בהמשך; הן עשויות להמשיך ולהתפרק או להיות מוצגות כחלק מאנטיגן על ידי תאים מציגי אנטיגן.
חלבוני היוביקויטין משתחררים מחלבוני הבקרה של הפרוטאוזום.
נקודה למחשבה: קיימות היום תרופות החוסמות פרוטאוזום.




cIAP - Cellular Inhibitor of Apoptosis
מבנה: חלבון.
מיקום: בציטופלזמה.
שפעול: מופעל בעקבות קישור TNFα לקולטן על קרום התא.
פעילות: מעכב הפעלת אנזימים מסוג קספאזות, ובכך מעכב תהליכי אפופטוזיס (מוות תאי מתוכנן). כאשר החלבון cIAP מסומן ביוביקויטין, הוא עובר פירוק בפרוטאוזום ובכך מתאפשרים תהליכי אפופטוזיס, למשל בתאי T שעברו שפעול.
בנוסף נמצא שיש לו מתחם בעל פעילות דומה לאנזים E3.
 
חזרה

מוכנים? | פרוקריוטים | אאוקריוטים | ספריה | עקרונות | על האתר | מפת האתר | לדף הראשי


כל הזכויות שמורות © 2002, משרד החינוך
האתר נבנה בידי סנונית