Urease (Hebrew)
אוראז אוראז
<applet load='1e9z' size='340' frame='true' side='left' caption='HELICOBACTER PYLORI UREASE (PDB code 1e9z)' scene=>
מבוא מבוא
האנזים אוראז הוא חלבון מקבוצת המטאלופרוטאינים הקשור ליוני המתכת ניקל הדרושים לפעילותו. הוא מיוצר על ידי צמחים, פטריות, ומספר חיידקים.
אוראז שהופק משעועית זכה להיות האנזים הראשון שגובש והוגדר כחלבון[1] (1926).
אוראז מזרז הידרוליזה של אוריאה כדי ליצור אמוניה וחומצה פחמתית.
אוראז הוא אחד האנזימים הבודדים הדורשים ניקל כדי לפעול . הניקל קשור לאוראז בקשר בעל אפיניות גבוהה מאד ורק דנטורציה או שימוש בחומצה חזקה יכולים לפרק את הקשר.
אנזים האוראז מווסת ע"י חלבונים נוספים.
אחד החיידקים הידועים כבעלי אוראז הוא הליקובקטר פילורי, חיידק זה ידוע כמעורב ביצירת כיביים ובסרטן הקיבה.
האוראז נמצא בזרעי קטניות וכנראה בעל תפקיד בנביטה. בצמחים אוריאז מורכב מפפטיד בעל יחידה אחת
מבנה המולקולה מבנה המולקולה
האוראז בהליקובקטור פילורי הוא חלבון גדול מאוד, ובנוי מיחידות רבות, 807 בכל יחידה, הבנויה מתת יחידות ו , המבנה הראשוני של כל תת יחידה מורכב מ238 ח.א ו-569 ח.א בהתאמה, ומסתם המולקולרית של שתי תת היחידות היא כ-550kDa.
הוא סלילי α ומשטחי β.
בנוי מחומצות האמינו היסטידין 136, היסטידין 138, ליזין 219, היסטידין 248, היסטידין 274, ואספרטאט 362 המתקרבות במבנה השלישוני בעקבות יצירת קשרים בין מולקולריים ובאות במגע במגע ישיר עם שני , היסטידין 221 והיסטידין 322 הסמוכים לאתר הפעיל יוצרים קשר עם האוריאה והמים לזרוז תהליך הפיכת האוריאה לאמוניה, האתר הפעיל של האנזים נמצא בתת יחידה β.
להליקובקטר שישה עותקים לכל אחת משתי תת היחידות, ו , ולכן שישה אתרים פעילים למולקולת האנזים הטעונה במלואה.
למרות ההבדל בין מבנה האוראז בחיידק ובצמח האתר הפעיל דומה בשניהם.
במיקרוסקופ אלקטרונים אוראז נראה במבנהכדורי חלול במרכז, האנזים בעל קוטר של 13 ננומטר ובעל סימטריה סיבובית.
תגובה אנזימתית תגובה אנזימתית
האוראז מזרז הידרוליזה של אוריאה לקבלת התוצר אמוניה וקרבמאט (תוצר ביניים). קרבמאט מתפרקת באופן ספונטני למולקולה נוספת של אמוניה וחומצה פחמתית:
בתמיסות מימיות, החומצה הפחמתית המשוחררת ושתי המולקולות של אמוניה נמצאות בשיווי משקל בין שתי צורותיהן (המיוננת והלא מיוננת), מה שמעלה את ה- pH לבסיסי יותר.
גנטיקה גנטיקה
צבר של שבעה גנים הנמצאים ברצף כעותק יחיד על הכרומוזום מקודדים ליצור האנזים אוראז ולוויסות פעולתו. הגנים UreA ו-UreB מקודדים את היחידות α וβ בעלות המסה המולקולרית של כ- 26.5kDa ו-60.3kDa בהתאמה. שישה עותקים של כל תת יחידה מתחברים עצמאית באופן ספונטני ליצירת האנזים הפעיל.
הגנים ureE, ureF, ureG, and ureH מקודדים לחלבונים UreE, UreF, UreG, and UreH, שמסייעים בהכנסתו של יון הניקל לאנזים, הימצאותם של יוני הניקל הכרחיים לפעילותו.
הגן ureI הוא גן מווסת המיועד לקידוד תעלות אוריאה ספציפיות בממברנה שנפתחות כאשר הpH נמוך על מנת לאפשר מעבר של אוריאה, ונסגרות כאשר הpH גבוה בכדי למנוע גישה של הסובסטרט לאוראז הציטופלסמתי.
תת יחידה α של הליקובקטר היא יוצאת דופן במקצת בגלל רצף חומצות האמינו שלה המקודדות על ידי גן יחיד ureA, בכל מיני חיידקים אחרים הן תמיד מקודדות על ידי שני גנים נפרדים. ההשערה העולה היא ששני גנים קטנים יותר של מינים שונים התמזגו כדי ליצור את האוראז בהליקובקטר פילורי.
מחלות מחלות
הליקובקטר פילורי הינו חיידק גראם שלילי, שביכולתו לפתח מושבות על דפנות הקיבה ועל התריסריון. הליקובקטר פילורי עמיד בפני החומציות הגבוהה שבקיבה וזאת משום יכולתו לייצר סביבה בסיסית, שבתוכה הוא מסתתר ונשאר מוגן. החיידק המתיישב בקיבה עשוי לגרום לתהליך דלקתי כרוני. זיהום בחיידק זה עלול לגרום להתפתחות כיב דלקתי של רירית הקיבה או שאתות (גידולים) בקיבה. כאשר מאובחנות מחלות אלו יש לאתר את מקור הזיהום ולספק טיפול תרופתי במידת הצורך.
מקורות מידעמקורות מידע
1. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ar960022j
2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK2417/
Devesa SS, Blot WJ, Fraumeni JF. Changing patterns in the incidence of esophageal and gastric carcinoma in the United State. J. Cancer . 1998;83:2049–2053. [PubMed]