שיעור 8 - יוביקוויטין ופרוטאוזומים

Question 1

פרוטאוזום

Answer 1

אינו אברון (לא עטוף בממברנה) אלא קומפלקסים חלבוניים גדולים הנמצאים בציוטוזול וגרעין בלבד
בנויים בצורה של צינור ואחראיים על חלק ניכר בדגרדציה של חלבונים תוך תאיים
הפרוטאוזום מכיל בתוכו פרוטאזות, אנזימים המפרקים חלבונים

Question 2

חלבוני מכסה

Answer 2

כל חלבון שיגיע קרוב מספיק לפרוטאוזום יעבור דגרדציה על ידי הפרוטאזות הנמצאות בתוכו
במצב זה מופיעה בעיה - אם החלבון חשוב לתא הוא לא ירצה לאבד אותו, לכן תהליך הפירוק מבוקר רגולטורית על ידי חלבוני מכסה
חלבונים אלה מכסים את הפרוטאזום משני צדדיו ומסננים את החלבונים המיועדים לדגרדציה

Question 3

כיצד חלבוני המכסה יודעים לסנן?

Answer 3

אל החלבונים המיועדים לפירוק נקשרת בקשר קוולנטי שרשרת יובקוויטין במטרה לסמן אותם. (4 שרשראות)
לאחר הסימון החלבונים נעים לעבר הפרוטאזום ונקשרים לאחת מהיחידות הרגולטוריות בפרוטאזום בהן מתבצעת פתיחה של החלבון ודה
יוביקוויטילציה (הסרת הסמן מהחלבון על ידי דוביקוויטינאז)
לבסוף החלבון נכנס לאתר הקטליטי בפרוטאוזום המכוסה על ידי חלבוני מכסה ועובר פירוק
הפפתיחה של החלבון באתר הרגולטורי היא אמצעי בקרה נוסף, נותנים הזדמנות נוספת ללחבון להתקפל מחדש ואם לא מצליח עובר לפירוק במרכז הקטליטי
תוצרי הפירוק הם פפטידים

Question 4

Deubiquitinase

Answer 4

אחד ממרכיבי חלבוני המכסה העיקריים
אנזים המפרק את הקשר שבין שרשרת היוביקוויטין לחלבון. הוא אינו מפרק את שרשרת היוביקוויטין עצמה אצא רק את הקשר , לטובת מחזור

Question 5

Ubiquitin receptor

Answer 5

אתר הכרה של שרשרת היוביקוויטין, חשוב לזיהוי החלבון המסומן

Question 6

Unfoldase ring

Answer 6

אנזים, קומפלקס חלבוני טבעתי 6 תתי יחידות האחראי על פתיחת החלבון טרם כניסתו לאתר הקטליטי בפרוטאוזום
פועל עם אנרגיה של ATP
הידרוליזת ATP לADP גורמת לשינוי קונפורמיצה של תתי היחידות ולתנועה מכנית שדוחפת את החלבון לתוך התעלה ובהמשך לתוך המרכז הקטליטי
ובאותו הזמן החלבון נפרש (עובר דנוטורציה)

Question 7

יוביקוויטילציה של חלבונים
איך מתחבר היוביקוויטין לחלבון?

Answer 7

ישנן שלושה אנזימים בתהליך
1. תחילה יש קשר קוולנטי בין יחידה של יוביקוויטין לבין אנזים E1 תוך השקעת אנרגיה מהידרוליזה של ATP ל-AMP (הקשר נוצר בין קבוצת סולפיד באנזים לבין קצה קרבוקסילי ביוביקוויטין)
2. האנזים E2 מתחבר באופן לא קוולנטי לE1 כך שמתבצעת העברה של יחידת יוביקוויטין לE2 ויצירת קשר קוולנטי
3. בשלה הבא החלבון שמיועד לפירוק מאותר על ידי E3 רק לאחר שהחלבון יכיל יחידות סיגנל דגרדציה.
במקביל E2 נקשר לE3 וחלה העברה של יוביקוויטין לחלבון תוך יצירת קשר קוולנטי (היוביקוויטין נקשר לחלבון בשייר הצד של חומצה אמינית ליזין- אם יש כמה ליזין יש כמה אופציות של היקשרות)

וזה חוזר על עצמו עד שנקשרים כמה יוביקוויטינים בשרשרת

Question 8

איך נזהה חלבון שצריך פירוק?

Answer 8

ישנם שלושה מנגנונים:
1. זרחון בעזרת ATP - במצבים מסוימים בתא (למשל במחזוא התא, במצבי סטרס) מתרחשת הפעלה של קינאז E3 באמצעות הידרוליזת ATP. לאחר הזרחון מתרחש שינוי קונפורמציה המאפשר את זיהוי החלבון שנדרש לפרק
2. קישור של ליגנד - חיצוני או שמיוצר בתא ,הגורם לשינוי מבני ולכן גם לזיהוי של החלבון
3. קישור של תת יחידה חלבונית - היחידה מסונתזת בזמן מסוים,נקשרת ל- E3 ומובילה לשינוי אלוסטרי. לאחר הקשירה E3 עובר שינוי רונורמטיבי המאפשר את הקישור של החלבון

Question 9

יש המון אנזימי E3 וכל אחד מזהה משפחה אחרת של חלבונים

Question 10

מולקולות שדומות ליוביקוויטין

Answer 10

הן מולקולות דומות אבל לא מכוונות את המולקולות לפירוק אלא עושות רגולציה כלשהי
1. מולקולת SUMO
2. מולקולת NEDD8

Question 11

איזו מוטציה בחלבון עלולה למנוע את שליחתו לפרוטאזום

Answer 11

החלפה של לי סינים באלנינים (או כנראה בכל דבר אחר)

Question 12

שפעול אנזים E3
Ubiquitin ligase

Answer 12

1. זרחון בעזרת ATP- במצבים מסוימים בתא (מחזור התא במצבי סטרס) מתרחשת הפעלה של קינאז המזרחן את E3 באמצעות הידרוליזת ATP לאחר הזרחון מתרחש שינוי קונפורמציה המאפשר את זיהוי החלבון הנדרש לפירוק
2. קישור של ליגנד – ליגנד חיצוני או כזה שמיוצר בתא – נקשר לליגאז וגורם לשינוי מבני שמאפשר זיהוי חלבון
3. קישור של תת יחידה חלבונית – היחידה מסונתזת בזמן מסוים, נקשרת לE3 ומובילה לשינוי אלוסטרי. לאחר הקשירה E3 עובר שינוי קונפורמציה וממתאפשרת קשירת החלבון

Question 13

להלן תהליכים שדורשים הידרוליזת ATP באופן ישיר

Answer 13

1. פתיחת הקיפול של החלבון המיועד לפירוק על ידי ה proteasome cap
2. זרחון של ubiquitin ligase שעשוי להיות דרוש לצורך שפעול האנזים
3. קישור של מולקולת יוביקיוויטין אל ubiquitin activating enzyme שזהו E1

Question 14

איזה קשר נוצר כאשר E3 מחבר מולקולת יוביקוויטין ראשונה לחלבון המיועד לדגרדציה?

Answer 14

הקשר נוצר בין הקבוצה הקרבוקסילית של גליצין76 ביוביקוויטין, לבין קבוצה אמינית בקבוצת הצד של ליזין בחלבון המטרה