TRNA synthetases (Hebrew): Difference between revisions
Hila Genis (talk | contribs) No edit summary |
Hila Genis (talk | contribs) No edit summary |
||
| (43 intermediate revisions by the same user not shown) | |||
| Line 8: | Line 8: | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
'''אמינו אציל tRNA סינטתאז הינו אנזים שמזהה מולקלות tRNA ומחבר אליהן חומצת אמינו. | |||
''' | |||
כידוע, בגופנו יש עשרות אלפי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F חלבונים] שונים, הבנויים משרשראות [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%95%D7%9E%D7%A6%D7%AA_%D7%90%D7%9E%D7%99%D7%A0%D7%95 חומצות אמינו] ,חלקן בנות אלפי יחידות, למרות המורכבות והשונות הגדולה בין חלבון לחלבון מתרחשות מעט מאוד טעויות בעת בנייתם. | כידוע, בגופנו יש עשרות אלפי [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9C%D7%91%D7%95%D7%9F חלבונים] שונים, הבנויים משרשראות [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%95%D7%9E%D7%A6%D7%AA_%D7%90%D7%9E%D7%99%D7%A0%D7%95 חומצות אמינו] ,חלקן בנות אלפי יחידות, למרות המורכבות והשונות הגדולה בין חלבון לחלבון מתרחשות מעט מאוד טעויות בעת בנייתם. | ||
ובכל זאת, מדי פעם, מסתננת פיסת חומר זר לתוך קו היצור שמתווך בין החומר התורשתי ליצירת חלבונים, טעות שכזאת עלולה להתבטא בתכונות לא רצויות או חלבון לא תקין. | ובכל זאת, מדי פעם, מסתננת פיסת חומר זר לתוך קו היצור שמתווך בין החומר התורשתי ליצירת חלבונים, טעות שכזאת עלולה להתבטא בתכונות לא רצויות או חלבון לא תקין. | ||
| Line 31: | Line 32: | ||
[[ | [[image:תרגום.JPG |center]]<br> | ||
| Line 37: | Line 38: | ||
ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%AA%D7%A8%D7%92%D7%95%D7%9D_(%D7%91%D7%99%D7%95%D7%9C%D7%95%D7%92%D7%99%D7%94 תרגום] הוא השלב בסינתזת חלבון שעוקב לתהליך ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A9%D7%A2%D7%AA%D7%95%D7%A7_(%D7%91%D7%99%D7%95%D7%9C%D7%95%D7%92%D7%99%D7%94 שעתוק] ומתרחש ב[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A8%D7%99%D7%91%D7%95%D7%96%D7%95%D7%9D ריבוזום]. בתהליך התרגום מולקולת חלבון מסונתזת לפי מידע המצוי במולקולת RNA שליח (mRNA) על-פי חוקי הקוד הגנטי. | ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%AA%D7%A8%D7%92%D7%95%D7%9D_(%D7%91%D7%99%D7%95%D7%9C%D7%95%D7%92%D7%99%D7%94) תרגום] הוא השלב בסינתזת חלבון שעוקב לתהליך ה[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A9%D7%A2%D7%AA%D7%95%D7%A7_(%D7%91%D7%99%D7%95%D7%9C%D7%95%D7%92%D7%99%D7%94) שעתוק] ומתרחש ב[https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A8%D7%99%D7%91%D7%95%D7%96%D7%95%D7%9D ריבוזום]. בתהליך התרגום מולקולת חלבון מסונתזת לפי מידע המצוי במולקולת RNA שליח (mRNA) על-פי חוקי הקוד הגנטי. | ||
[https://www.youtube.com/watch?v=9kOGOY7vthk | [https://www.youtube.com/watch?v=9kOGOY7vthk מוצג בסרטון הבא] <br> | ||
</p> | </p> | ||
| Line 47: | Line 48: | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
בתהליך התרגום החלבונים נבנים בריבוזום שהוא בית החרושת התאי ליצור חלבונים. הריבוזום משתמש בשני מרכיבים עיקריים בתהליך בניית החלבון: | |||
בתהליך התרגום | |||
ה-[https://he.wikipedia.org/wiki/MRNA mRNA] ("השליח"), המכיל את המידע הנחוץ לבניית החלבון, ו- RNA ) [https://he.wikipedia.org/wiki/TRNA tRNA] מעביר) הנושא את חומצות האמינו – חומרי הגלם הדרושים לבניית החלבון. | ה-[https://he.wikipedia.org/wiki/MRNA mRNA] ("השליח"), המכיל את המידע הנחוץ לבניית החלבון, ו- RNA ) [https://he.wikipedia.org/wiki/TRNA tRNA] מעביר) הנושא את חומצות האמינו – חומרי הגלם הדרושים לבניית החלבון. | ||
תהליך תרגום החלבון מתבסס על קריאת רצף [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%93%D7%95%D7%9F קודונים] על גבי ה mRNA | תהליך תרגום החלבון מתבסס על קריאת רצף [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%93%D7%95%D7%9F קודונים] על גבי ה mRNA, | ||
להלן טבלת | להלן טבלת הקוד הגנטי אשר מקשרת בין רצף הקודון לחומצת האמינו אליו מקודד: | ||
</p> | </p> | ||
[[ | [[image:קודון_חומצה.gif|center]]<br> | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
| Line 78: | Line 78: | ||
השלב הראשון של תהליך התרגום הינו התאמה בין הקוד המקודד בחומצות גרעין לשפה של חומצות אמינו. שלב זה הינו שלב מרכזי בתהליך המורכב של ייצור חלבונים. כמו כן בשלב זה מתבצעת "בקרת איכות" במטרה לוודא, כי תרגום החלבון הסופי אכן יעשה בדיוק לפי ההוראות המצויות ב mRNA. הדבר נעשה בשיתוף פעולה בין מולקולת RNA מעביר הקרויה tRNA, לבין אנזים מסוים (אמינו אציל RNA-סינתטאז). אם נדמה את הRNA-מעביר ל"משאית" שמובילה את יחידות חומצות האמינו לקו הייצור בריבוזום, האנזים הוא "סבל" שמעמיס את חומצות האמינו על המשאיות. כל "סבל-אינזים" מכיר חומצת אמינו אחת, ואותה הוא תופס ומעמיס. חלק מהסבלים הם בעלי אחריות נוספת: מאחר שחלק מחומצות האמינו דומות אחת לשנייה, ועשויות לגרום בלבול, הסבלים מתפקדים גם כבקרי איכות, אשר בודקים פעם נוספת את הסחורה לפני המשלוח. | השלב הראשון של תהליך התרגום הינו התאמה בין הקוד המקודד בחומצות גרעין לשפה של חומצות אמינו. שלב זה הינו שלב מרכזי בתהליך המורכב של ייצור חלבונים. כמו כן בשלב זה מתבצעת "בקרת איכות" במטרה לוודא, כי תרגום החלבון הסופי אכן יעשה בדיוק לפי ההוראות המצויות ב mRNA. הדבר נעשה בשיתוף פעולה בין מולקולת RNA מעביר הקרויה tRNA, לבין אנזים מסוים (אמינו אציל RNA-סינתטאז). אם נדמה את הRNA-מעביר ל"משאית" שמובילה את יחידות חומצות האמינו לקו הייצור בריבוזום, האנזים הוא "סבל" שמעמיס את חומצות האמינו על המשאיות. כל "סבל-אינזים" מכיר חומצת אמינו אחת, ואותה הוא תופס ומעמיס. חלק מהסבלים הם בעלי אחריות נוספת: מאחר שחלק מחומצות האמינו דומות אחת לשנייה, ועשויות לגרום בלבול, הסבלים מתפקדים גם כבקרי איכות, אשר בודקים פעם נוספת את הסחורה לפני המשלוח. | ||
ולכן אנו רואים חשיבות גדולה בלמידת התפקוד של מהשפחה זו ובחרנו להתמקד בואלין tRNA סינתטאז (אחד מעשרים ) ממשפחת אמינואציל-tRNA אשר מחבר את חומצת האמינו ואלין ל tRNA | ולכן אנו רואים חשיבות גדולה בלמידת התפקוד של מהשפחה זו ובחרנו להתמקד בואלין tRNA סינתטאז (אחד מעשרים) ממשפחת אמינואציל-tRNA אשר מחבר את חומצת האמינו ואלין ל tRNA | ||
</p> | </p> | ||
==<center>'''משפחת האמינואציל | ==<center>''' tRNA משפחת האמינואציל '''</center>== | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
'''תפקיד האנזים''': | '''תפקיד האנזים''': | ||
הפונקציה המרכזית של האנזים אלו הינה לזרז את הראקציה בה כל tRNA נטען בחומצה אמינית המתאימה. ראקציה זו דורשת את האקצטיבציה של חומצה האמינית ע"י ATP ליצירת aminoacyl adenylate, ולאחר מכן חומצות האמיניות שעברו שפעול יכולות להתחבר לקצה ההידרוקסילי ה 3' של ה tRNA | הפונקציה המרכזית של האנזים אלו הינה לזרז את הראקציה בה כל tRNA נטען בחומצה אמינית המתאימה. ראקציה זו דורשת את האקצטיבציה של חומצה האמינית ע"י ATP ליצירת aminoacyl adenylate, ולאחר מכן חומצות האמיניות שעברו שפעול יכולות להתחבר לקצה ההידרוקסילי ה 3' של ה tRNA רוב האורגניזמים החיים מכילים 20 (aaRSs) Aminoacyl-tRNA synthetase כאשר כל אחד מהחלבונים מזהה ח. אמינו ספציפית ואת ה tRNA המתאימים על מנת לבצע ראקציה ספציפית. | ||
הדיוק והיעילות של אנזימים אלה קריטיים- דיוק תהליך סינתזת החלבונים בריבוזום חשובה לאיכותו של החלבון העתידי ובכך הדבר מסייע למבנה ותפקוד תקין של החלבונים בתא ולמניעת מחלות. | הדיוק והיעילות של אנזימים אלה קריטיים- דיוק תהליך סינתזת החלבונים בריבוזום חשובה לאיכותו של החלבון העתידי ובכך הדבר מסייע למבנה ותפקוד תקין של החלבונים בתא ולמניעת מחלות. | ||
מוטציות באנזימים אלו מקושרות למחלות נירולוגיות והתפתחותיות | מוטציות באנזימים אלו מקושרות למחלות נירולוגיות והתפתחותיות. | ||
</p> | </p> | ||
| Line 95: | Line 95: | ||
'''מבנה האנזים''': | '''מבנה האנזים''': | ||
לכל האמינואציל tRNA סינתטאז ישנם שני אזורים מרכזיים. | לכל האמינואציל tRNA סינתטאז ישנם שני אזורים מרכזיים. | ||
האזור (דומיין) הראשון הינו האזור הקטליטי אשר מזהה ATP, ח. אמינו ספציפית את הקצה ה 3' של ה tRNA | האזור (דומיין) הראשון הינו האזור הקטליטי אשר מזהה ATP, ח. אמינו ספציפית את הקצה ה 3' של ה tRNA. | ||
האזור (דומיין) השני אחראי על זיהוי ספציפי של ה tRNA המתאים דרך האנטיקודון (אזור קושר אנטיקודון). אזור זה יוצר קשרים ספציפיים עם האנטיקטדון על מנת להבטיח את הספציפיות של הראקציה. | האזור (דומיין) השני אחראי על זיהוי ספציפי של ה tRNA המתאים דרך האנטיקודון (אזור קושר אנטיקודון). אזור זה יוצר קשרים ספציפיים עם האנטיקטדון על מנת להבטיח את הספציפיות של הראקציה. | ||
</p> | </p> | ||
[[Image:HisRS.jpg|center]]<br> | [[Image:HisRS.jpg|center]]<br> | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
האנזים אמינו אציל- סינתטאז ( בירוק ) מזהה מולקולת tRNA( חום ) ומחבר אליה ח' אמינית. | האנזים אמינו אציל- סינתטאז (בירוק) מזהה מולקולת tRNA(חום) ומחבר אליה ח' אמינית. | ||
זיהוי נכון של המולקולה נעשה על פי האזורים המופיעים באדום. | זיהוי נכון של המולקולה נעשה על פי האזורים המופיעים באדום. | ||
| Line 116: | Line 115: | ||
<p dir='rtl'> | <p dir='rtl'> | ||
על מנת להבין את פעולת האנזים בחרנו להתמקד במבנה של [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%9F ואלין] tRNA סינתטאז (1GAX). | על מנת להבין את פעולת האנזים בחרנו להתמקד במבנה של [https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%95%D7%9C%D7%99%D7%9F ואלין] tRNA סינתטאז (כפי שגובש ומוצג ברשומה 1GAX). | ||
במבנה זה גובש דימר (שתי תתי יחידות) של האנזים מ Thermus thermophilus כולל שתי מולקולות tRNA ואלין קשורות ואנלוג של Valyl-adenilate. | במבנה זה גובש דימר (שתי תתי יחידות) של האנזים מ Thermus thermophilus כולל שתי מולקולות tRNA ואלין קשורות ואנלוג של Valyl-adenilate. | ||
| Line 127: | Line 126: | ||
==<center>'''סצנות מבנה'''</center>== | ==<center>'''סצנות מבנה'''</center>== | ||
| Line 148: | Line 136: | ||
הינו דימר של אמינואציל tRNA ואלין עם שתי מולקולות tRNA מחוברות אליו. בסצנה זו תת יחידה אחת של החלבון צבועה בירוק והשנייה בתכלת. ה tRNA צבוע באדום וכחול על מנת להדגיש את מורכבות המבנה. בנוסף, מוצג מבנה מלא סטטי (<scene name='89/898979/Full_protein_view/2'>מבנה מלא-סטטי</scene>) בו ניתן לראות את המבנה כולל הפניות (חיצים) למרכיביו השונים. | הינו דימר של אמינואציל tRNA ואלין עם שתי מולקולות tRNA מחוברות אליו. בסצנה זו תת יחידה אחת של החלבון צבועה בירוק והשנייה בתכלת. ה tRNA צבוע באדום וכחול על מנת להדגיש את מורכבות המבנה. בנוסף, מוצג מבנה מלא סטטי (<scene name='89/898979/Full_protein_view/2'>מבנה מלא-סטטי</scene>) בו ניתן לראות את המבנה כולל הפניות (חיצים) למרכיביו השונים. | ||
על מנת להציג את החלבון וה RNA בצורה ברורה משלב זה הסצנות מוצגות כ'''מונומר'''. | על מנת להציג את החלבון וה RNA בצורה ברורה משלב זה הסצנות מוצגות כ'''מונומר'''. | ||
חלבונים הם מולקולות פולימריות המורכבות משרשרת של ח. אמינו.החלבונים מורכבים מצירופים שונים של 20 סוגי חומצות אמינו הנקשרות זו לזו בקשרים פפטידיים ליצירת החלבון.לכל חלבון רצף ייחודי של ח' אמינו המתקפלות למבנה ייחודי. במקרים רבים כאשר מגבשים אנזים יש לעשות זאת עם מולקולות נוספות המתחברות אליהם. במקרה ספציפי זה ניתן לראות כי המבנה שגובש מכיל הן חלבון המורכב מח. אמינו תצוגת ח' אמינו (כחול) והן tRNA המורכב מחומצות | חלבונים הם מולקולות פולימריות המורכבות משרשרת של ח. אמינו.החלבונים מורכבים מצירופים שונים של 20 סוגי חומצות אמינו הנקשרות זו לזו בקשרים פפטידיים ליצירת החלבון. לכל חלבון רצף ייחודי של ח' אמינו המתקפלות למבנה ייחודי. במקרים רבים כאשר מגבשים אנזים יש לעשות זאת עם מולקולות נוספות המתחברות אליהם. במקרה ספציפי זה ניתן לראות כי המבנה שגובש מכיל הן חלבון המורכב מח. אמינו תצוגת ח' אמינו (כחול) והן tRNA המורכב מחומצות גרעין (חום) (<scene name='89/898979/Amino_acid/6'>תצוגת חומצות אמינו</scene>) | ||
משפחת האנזימים אמינואציל tRNA סינתטאז קושרות בנוסף גם ח. אמינית על מנת לבצע את פעילותו האנזימתית (ראה תפקיד האנזים). לכן אתר חשוב במבנה זה הינו | משפחת האנזימים אמינואציל tRNA סינתטאז קושרות בנוסף גם ח. אמינית על מנת לבצע את פעילותו האנזימתית (ראה תפקיד האנזים). לכן אתר חשוב במבנה זה הינו | ||
אתר קישור ואלין בעמדה 81.(<scene name='89/898979/Valine_binding_site/1'>אתר קישור ואלין עמדה 81</scene>). בסצנה זו ניתן לראות את האנזים בצבע | אתר קישור ואלין בעמדה 81.(<scene name='89/898979/Valine_binding_site/1'>אתר קישור ואלין עמדה 81</scene>). בסצנה זו ניתן לראות את האנזים בצבע ירוק ואת מולקולת ה tRNA בכחול. ניתן לראות בנוסף את אתר הקישור של ואלין (עמדה 81) מסומנת האדום. | ||
ישנם מבנים של חלבונים שיש בהם מוטיבים אשר חוזרים על עצמם פעמים רבות במבנה החלבון. אחד משני המוטיבים מרכזיים הינו | ישנם מבנים של חלבונים שיש בהם מוטיבים אשר חוזרים על עצמם פעמים רבות במבנה החלבון. אחד משני המוטיבים מרכזיים הינו <scene name='89/898979/Alpha_helix_chains/1'>מבנה שניוני alpha helix</scene> במבנה החלבון ניתן לראות את האנזים בצבע כחול ואת מולקולת ה tRNA בירוק. מבנים שניוניים אשר מקופלים ל Alpha helix צבועים באדום. מוטיב מרכזי נוסף הינו <scene name='89/898979/Beta_sheet/6'>מבנה שניוני beta sheet</scene>. כאן ניתן לראות ניתן לראות את האנזים בצבע כחול ואת מולקולת ה tRNA בירוק. מבנים שניוניים אשר מקופלים ל Beta sheet צבועים באדום. | ||
בנוסף למבנה החלבון, מבנה ה tRNA גם כן הינו ייחודי .מולקולת tRNA בצבע סגול. ניתן לראות את הבסיסים החנקניים (פורינים ופרימידינים) המרכיבים כל RNA בתא. ניתן לראות זאת ב | בנוסף למבנה החלבון, מבנה ה tRNA גם כן הינו ייחודי. מולקולת tRNA בצבע סגול. ניתן לראות את הבסיסים החנקניים (פורינים ופרימידינים) המרכיבים כל RNA בתא. ניתן לראות זאת ב <scene name='89/898979/Trna_view/2'>מבט על הRNA</scene> בה האנזים בצבע כחול ואת מולקולת ה tRNA סגול. | ||
אנזימים רבים זקוקים למולקולת ATP על מנת לבצע את פעולתם. אנזימי האמינואציל tRNA סינתטאז מתבססים גם הם על הידרוליזה של ATP (ראה תפקיד האנזים). באנזים יש ATP אתר קישור (<scene name='89/898979/Atp_binding_site_lys_531/1'>ATP אתר קישור - lys 531 </scene>). בסצנה זו ניתן לראות את האנזים בצבע חום ואת מולקולת ה tRNA בירוק. בנוסף ניתן לראות את אתר קישור ה ATP בסגול ומחובר לאתר הקישור שלו באנזים. | אנזימים רבים זקוקים למולקולת ATP על מנת לבצע את פעולתם. אנזימי האמינואציל tRNA סינתטאז מתבססים גם הם על הידרוליזה של ATP (ראה תפקיד האנזים). באנזים יש ATP אתר קישור (<scene name='89/898979/Atp_binding_site_lys_531/1'>ATP אתר קישור - lys 531 </scene>). בסצנה זו ניתן לראות את האנזים בצבע חום ואת מולקולת ה tRNA בירוק. בנוסף ניתן לראות את אתר קישור ה ATP בסגול ומחובר לאתר הקישור שלו באנזים. | ||
| Line 160: | Line 148: | ||
==<center> '''דף עבודה לתלמיד''' </center>== | |||
<p dir='rtl'> | |||
[https://proteopedia.org/wiki/images/3/3f/%D7%93%D7%A3_%D7%94%D7%A2%D7%91%D7%95%D7%93%D7%94.pdf '''דף עבודה לתלמיד'''] | |||
</p> | |||
<p dir='rtl'> | |||
[https://proteopedia.org/wiki/images/e/e8/%D7%9E%D7%A6%D7%92%D7%AA_%D7%9E%D7%9C%D7%95%D7%95%D7%94.pdf'''מצגת מלווה'''] | |||
</p> | |||
==<center> '''References''' </center>== | |||
<references /> | |||
< | <p dir='ltr'> | ||
5. M. Delarue, “Aminoacyl-tRNA synthetases,” Curr. Opin. Struct. Biol., vol. 5, no. 1, pp. 48–55, 1995. | |||
</p> | |||