CFTR (Hebrew)

חלבון CFTR אנושי

מבנה החלבון

המבנה של חלבון CFTR המלא טרם נקבע באופן ניסיוני. הסיבה לכך היא כי חלבונים בממברנה, כגון CFTR, עם האזורים הידרופוביים משמעותיים, קשה לגבש, ו-X-ray קריסטלוגרפיה יכולה להתבצע רק על גבישי חלבון. על ידי השוואת רצף חלבון CFTR עם טרנספורטרים ABC ידועים אחרים, מודלים המתארים את המבנה של CFTR הוצעו. CFTR הוא גליקופרוטאין המורכב מ- 1480 חומצות אמינו. בחלבון יש מחמישה אזורים פונקציאונליים: שני אזורים טרנסממברנליים, כל אחד עם שישה תוחלת של סלילים אלפא (MSD1 ו MSD2) ,היוצרים את ערוץ יון כלוריד; כל אלה מחוברים לאתר המקשר נוקלאוטידים (NBD) בציטופלסמה. NBD 1 מחובר לאזור הטרנסממברני 2 על ידי דומיין הרגולציה "R", וזוהי תכונה ייחודית של CFTR, שלא נוכחת במובילי-ABC אחרים . שני אתרי קישור נוקלאוטידים (NBD1 ו NBD2) מקשרים ל- ATP וגורמים להידרוליזה של מולקולת ATP. הערוץ יוני נפתח רק כאשר דומיין R עובר פוספורילצייה על ידי PKA ו- ATP הקשור ל- NBD. הקצה הקרבוקסילי של חלבון מחובר לשלד התא על ידי אתר קישורPDZ .

פעילות ביולוגית של החלבון

חלבון CFTR נמצא בממברנה של תאי האפיתל המרפדים ראות ואיברים אחרים כגון הכבד, הלבלב, מערכת העיכול, מערכת הרבייה, ועור . CFTR הוא חלבון המסווג כטרנספורטר ABC (ATP-binding cassette). החלבונים האלו מעבירים מולקולות כמו סוכרים, פפטידים, פוספטים אנאורגניים, כלוריד, כטיוני מתכות, אניונים על פני קרום התא. התפקיד העיקרי של חלבון CFTR הינו ערוץ יוני כלור, שעוברים יחד עם מולקולת מים, מפנים התא אל החוץ. שינויי הקונפורמציה בחלבון CFTR המווסתים על ידי ATP , פותחים או סוגרים את הערוץ למעבר האניונים לפי מפל הריכוזים, וזה בניגוד לטרנספורטרים ABC אחרים שבהם מעבר אניונים מתבצע נגד מפל ריכוזים. יחד עם יוני כלור מהתא יוצאים גם יוני הנתרן, הדבר שגורם להגברת לחץ אוסמוטי מחוץ לתא וליציאת המים בתהליך האוסמוזה.

מוטציות בחלבון הגומות למחלות

אצל בני האדם גן המקודד חלבון CFTR נמצא בכרומוזום 7 בלוקוס q31.2. במצב תקין גן מכיל כ- 250000 זוגות בסיסים (pb) ו- 27 אקסונים, כמות האנטרונים - 6129 pb. עד כה התגלו במחקרים למעלה מ-1800 מוטציות שונות בגן ל-CFTR. המוטציה הנפוצה ביותר נקראת F508del. היא אופיינית על ידי הסרת שלושה זוגות נוקלאוטידים וזה גורם לאיבוד חומצת אמינו פנילאלנין (F) במיקום 508 בחלבון, וזהו המקור לשם של מוטציה. התוצאה הישירה של מוטציה F508del היא פגיעה בתהליך קיפול החלבון. מנגנון בקרת איכות החלבון מזהה את החלבון מקופל בצורה לא נכונה ומסמן את החלבון הפגום המיועד לפירוק. כתוצאה מכך, F508del או לא מגיע לקרום התא, או מגיעה אך לא יכול להשתלב בקרום באופן תקין וגם לא יכול לתפקדת באופן תקין.

-->

מבנה החלבוןמבנה החלבון

המבנה של חלבון CFTR המלא טרם נקבע באופן ניסויי. הסיבה לכך היא שיש קושי רב לגבש חלבונים ממברנליים כגוןCFTR , כיוון שהם כוללים אזורים הידרופוביים משמעותיים.

בערך זה אנו מציגים חלק מהחלבון, [שמבנהו גובש ונבדק]http://www.rcsb.org/pdb/explore/remediatedChain.do?structureId=2PZE&params.annotationsStr=Single%20Nucleotide%20Polymorphism%20(SNP),DSSP&chainId=A]]:

229 AA

הנמצאים בעמדות 387-646

בדיקות רנטגן (X-ray) וקריסטלוגרפיה יכולה להתבצע רק על גבישי חלבון. על ידי השוואת רצף חלבון CFTR עם חלבוני טרנספורטר ABC ידועים אחרים, הוצעו מודלים המתארים את המבנה של CFTR.

CFTR הוא גליקופרוטאין המורכב מ- 1480 חומצות אמינו. בחלבון קיימים חמישה אזורים פונקציאונליים : שני אזורים טרנסממברנליים, כל אחד מכיל שישה סלילי אלפא (MSD1, MSD2) היוצרים את ערוץ יון כלוריד ; הם מחוברים לאתר הקושר נוקלאוטידים (NBD) בציטופלסמה.

NBD 1 מחובר לאזור הטרנסממברני 2 על ידי דומיין הרגולציה "R", וזוהי תכונה ייחודית של CFTR, שלא נוכחת במובילי-ABC אחרים .שני אתרי קישור נוקלאוטידים (NBD1 ו NBD2) מקשרים ל-ATP וגורמים להידרוליזה של מולקולת ATP.

הערוץ יוני נפתח רק כאשר דומיין R עובר פוספורילצייה על ידי PKA ו- ATP הקשור ל- NBD. הקצה הקרבוקסילי של חלבון מחובר לשלד התא על ידי אתר קישור עם PDZ .

פעילות ביולוגית של החלבוןפעילות ביולוגית של החלבון

חלבון CFTR נמצא בממברנה שלתאי האפיתל המרפדים ריאות ואיברים אחרים כגון הכבד, הלבלב, מערכת העיכול, מערכת הרבייה, ועור.

CFTR הוא חלבון המסווג כטרנספורטר ABC(ATP-binding cassette). חלבונים אלו מעבירים מולקולות כמו סוכרים, פפטידים,פוספטים אנאורגניים, כלוריד, קטיוני מתכות, אניונים על פני קרום התא.

התפקיד העיקרי של חלבון CFTR הינו העברת יוני כלור, העוברים יחד עם מולקולת מים,מפנים התא אל החוץ.

שינויי הקונפורמציה בחלבון CFTR מווסתים על ידי ATP , הגורמים לפתיחה וסגירה של התעלה למעבר האניונים לפי מפל

הריכוזים, וזה בניגוד לטרנספורטרים ABC אחרים שבהם מעבר אניונים מתבצע נגד מפל ריכוזים. יחד עם יוני כלור מהתא יוצאים גם יוני הנתרן, הדבר שגורם להגברת לחץ אוסמוטי מחוץ לתא וליציאת המים בתהליך האוסמוזה.

מוטציות בחלבוןמוטציות בחלבון

סיסטיקפיברוזיס היא מחלה תורשתית רצסיבית, הנגרמת כתוצאה ממוטציה על כרומוזום מספר שבע.

החלבון הפגום נקרא על שם המחלה - CFTR ("וָסָת הולכה טרנסממברני של סיסטיק פיברוזיס", Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator).הגן, אשר שינוי בו מהרצף הסטנדרטי מקודד לחלבון הפגום, התגלה בשנת 1989. מאז נתגלו מעל 1,000 מוטציות שיצרו אללים הגורמים למחלה, כל אחד מופיע בחולה אחר וגורם לפנוטיפ שונה במקצת אצל החולה.

האלל השכיח ביותר בארצות הברית, המופיע אצל 70% מהחולים, מקודד לרצף חומצות אמינו עם חוסר בחומצת אמינו בודדת מהרצף - פנילאלנין. מוטציה זו נקראית delta F508. במוטציה זו, החלבון המגיע לER מזוהה כמקופל באופן לא תקין, ומסומן לפירוק. כתוצאה החלבון לא מגיע לעולם לממברנת התא.

המוטציה שיצרה את האלל הנפוץ ביותר בישראל היא מוטציה מסוג מוטציות STOP, הגורמות לעצירה ברצף יצירת החלבון, כך שהוא לא מגיע למבנה המלא שלו. באללים אחרים החלבון יושב בממברנה כראוי, אך לא מסוגל להיקשר ליוני הכלור על-מנת להעבירם.

גם מוטציות נוספות של הגן, עלולות לגרום לפגמים בתהליך העיכול. בשנים האחרונות, קשרו מחקרים את המוטציהCFTR-T5, לאי ספיקת לב לבאקסוקרינית, היפרליפידמיה ומחלת קרוהן. File:Http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human Genome/posters/chromosome/Gifs/CFTRdel4.gif

1CKW and 1CKZ - PDB entries for synthetic peptide structures based on CFTR's delta F508 region. These peptides (25 amino acids long) contain the Phe 508 deletion.

1CKX and 1CKY - PDB entries for synthetic peptide structures based on CFTR's delta F508 region. These peptides (26 amino acids long) contain the Phe 508 residue.

מחלות הקשורות למוטציות בחלבוןמחלות הקשורות למוטציות בחלבון

spinqualitylabelsall models Minimal human CFTR first nucleotide binding domain as a head-to-tail dimer Show:Asymmetric Unit Biological Assembly Drag the structure with the mouse to rotate   Export Animated Image

קישור לדף עבודה לתלמיד קישור של דף למורה

The Gene Associated with Cystic Fibrosis

Swiss prot --<