חלבון סוכך
חלבון סוכך (שפרון, Chaperone) הוא חלבון המסייע למגוון רחב של חלבונים אחרים להתקפל למבנה מרחבי (מבנה שניוני ומבנה שלישוני) תקין, כאשר הוא עצמו אינו חלק מהמבנה הסופי שלהם. לא מקובל להתייחס לחלבון סוכך כאל אנזים על אף שהוא זרז של פעולת קיפול החלבונים. חלבון סוכך מכונה גם חלבון לוויה או חלבון מלווה.
היסטוריה
חלבוני הסוכך התגלו לראשונה בזבובי פירות, כמונעי התאגדות של חלבונים שעברו דנטורציה, לאחר עקת חום בזבובים.
מקור השם
מקור השם "Chaperone" הוא בכינוי לאישה מבוגרת שמלווה בחורה צעירה לאירועים חברתיים כדי לוודא שהיא מתחברת רק עם הבחורים הנכונים. בהשאלה לעולם החלבונים, החלבון הסוכך מסייע ליצירת הקשרים התוך-חלבוניים המביאים ליצירת המבנה המרחבי התפקודי של החלבון.
סוגי חלבונים סוככים
רבים מהחלבונים הסוככים הם חלבוני עקה ובמיוחד חלבוני עקת חום. חלבוני עקה הם חלבונים שהתא מגביר את ייצורם כדי להתגבר על מצב מעיק, למשל טמפרטורה גבוהה או חומציות גבוהה. המיוחד למצבי עקה הוא שהם מגבירים את הקצב בו חלבונים יוצאים ממצבם המרחבי הנכון ומפסיקים לתפקד. במצב עקה חלבונים חדשים רבים עשויים גם לא להתקפל נכון מלכתחילה. החלבונים הסוככים מגינים על החלבון המתקפל מפני עיוותים מבניים שעלולים לחול בו עקב מצב עקה.
מעבר לכך, ישנם חלבונים שיצירתם דורשת תמיד חלבון סוכך כדי למנוע התקפלות מוקדמת מדי של השרשרת הפוליפפטידית. לחלבונים סוככים המגנים על הייצור הראשוני של החלבונים קוראים חלבנים סוככים גרעיניים.[1] את החלבונים הסוככים המסייעים בהתקפלות הראשונית של הפוליפפטיד למבנה שניוני ניתן למצוא בסביבת הריבוזומים. הסוגים הנוספים של חלבונים סוככים נמצאים באזורים אחרים בתא ומגנים על החלבונים בו מפני מצבי עקה. בין הסוגים האחרים של חלבונים סוככים יש המעורבים בהובלת חלבונים דרך קרומים תוך-תאיים (טרנספורט) למשל דרך המיטוכונדריה והרשתית התוך פלסמית (ER). כשחלבון עובר דרך קרום הוא נפרש ומתקפל חזרה למצבו המרחבי הנכון. תפקודים אחרים של חלבונים סוככים מוסיפים להתגלות כגון: עזרה בפירוק חלבונים בתגובה למחלות הנגרמות מאגרגציית חלבונים.
מקובל לחלק את החלבונים הסוככים גם לפי גודלם. חלבונים סוככים קטנים במיוחד קרויים "שפרונינים".
תולדות המחקר בתחום
ארט הורביץ לא טבע את המושג "חלבון סוכך", אולם הוא היה המדען הראשון שהשתמש בו עבור חלבון התואם את ההגדרה. ג'ורג' לורימר היה הראשון שהצליח למדוד כמות של חלבונים סוככים אין ויטרו. אולריך הרטל היה הראשון שעשה מחקרי אין ויוו על חלבונים סוככים. הוא עשה זאת במיקרואורגניזמים. סוזן לינקוויסט מצאה קשר בין פעילות לא תקינה של חלבונים סוככים למחלות תלכידים ופריונים.
מנגנון ביולוגי
החלבונים בנויים משרשרת מקופלת של חומצות אמיניות. סדר חומצות האמיניות בשרשרת מכונה מבנה ראשוני. המבנה הראשוני מוחזק בקשרים פפטידיים. האופן בו אזורים בשרשרת מקופלים ליצירת מבנים תלת־ממדיים פשוטים מכונה מבנה שניוני. האופן בו כלל השרשרת מקופלת בתלת-ממד קרוי מבנה שלישוני. המבנה השיניוני מוחזק בעיקר על ידי קשרי מימן והמבנה השלישוני על ידי קשרים בין־מולקולריים שונים. בחלבונים שאינם קרומיים קשרים אלה הם בעיקר משיכת שומן לשומן בעקבות הדחייה מהמים של נוזל התוך־תאי. בחלבונים לא קרומיים, החלקים השמנוניים של החלבון מתכנסים לתוכו והחלקים ההידרופיליים שלו בולטים החוצה. מסיבה זו, סביבה שמנונית פורסת את החלבון וסביבה הידרופילית מקפלת אותו. ישנם שני סוגים של מערכות חלבונים סוככים: 1. מערכות המספקות סביבה שומנית לחלבון שמקופל לא נכון ולהחליף סביבה זו בהשקעת אנרגיה בסביבה הידרופילית חזקה וכך לדחוף את החלבון לקיפול נכון. 2. מערכות שמספקות סביבה הידרופילית לחלק של חלבון ומחליפות אותה בהשקעת אנרגיה בסביבה שומנית כדי לפרוש את החלבון. פרישה זו מאפשרת לחלבון לעבור דרך קרום תוך תאי, להתקפל חזרה למבנה השלישוני הנכון שלו באופן ספונטני או להתקפל חזרה למבנה שלישוני נכון בעזרת מערכות חלבונים סוככים מהסוג הראשון.
ישנם חלבונים להם מבנה רביעוני, כלומר הם מורכבים מצירוף בעל סדר מוגדר של כמה שרשראות שלכל אחת מהן יש מבנה שלישוני משלה. כך למשל, החלבון המוגלובין מורכב מארבע שרשראות משני סוגים שונים. ישנם גם חלבונים שעובדים בקבוצות, למשל, האקטין והמיוזין שבתאי השריר מושכים זה את זה כדי ליצור כיווץ של התא. במערכות החלבונים הסוככים מהסוג הראשון יש על פי רוב חלבונים עם מבנה רביעוני שעובדים בקבוצות. בקבוצה יש לפחות שני חלבונים, אחד בעל צורה של סיר ואחד בעל צורה של מכסה (ראו תמונה). החלבונים המקולקלים נכנסים לסביבה המעודדת תיקון מבנה המצויה "בתוך הסיר", מכוסים על ידי "המכסה" ובהשקעת אנרגיה על ידי הפיכה של ATP ל־ADP הסביבה השומנית הפנימית הופכת להידרופילית חזקה. השפרונים עצמם אינם נוטים להיפגע בעקת חום. חלק מהם נותר במבנה תקין אפילו ב־49 מעלות צלזיוס.[2]
לקריאה נוספת
- ויליאם ק. פורבס (William K. Purves), דוד סדווה (David Sadava), גורדון ה. הוריאנס (Gordon H. Orians), ה. קרייג' הלר (H. Craig Heller) Life: The Science of Biology, ארצות הברית: התאחדות סינאור וה.מ. פרימן (Sinauer Associates and W. H. Freeman), הוצאה שביעית, 2003
הערות שוליים
- ^ Eirín-López JM, Frehlick LJ, Ausió J, Long-Term Evolution and Functional Diversification in the Members of the Nucleophosmin/Nucleoplasmin Family of Nuclear Chaperones, Genetics. 2006 Aug;173(4):1835-50 PMID 16751661
- ^ BMB Rep. 2008 Feb 29;41(2):108-11. Proteomic analysis of heat-stable proteins in Escherichia coli. Kwon S, Jung Y, Lim D.
- ^ 1
[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17940840?ordinalpos
19&itoolEntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum Genetica. 2008 Jul;133(3):307-19. Epub 2007 Oct 17. A comparative genomic analysis of the small heat shock proteins in Caenorhabditis elegans and briggsae. Aevermann BD, Waters ER.] * [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19715580?ordinalpos
1&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_DefaultReportPanel.Pubmed_RVDocSum BMC Evol Biol. 2009 Aug 28;9(1):215. The small heat shock protein (sHSP) genes in the silkworm, Bombyx mori, and comparative analysis with other insect sHSP genes. Li ZW, Li X, Yu QY, Xiang ZH, Kishino H, Zhang Z.]
| מיזמי קרן ויקימדיה |
|---|
 ערך מילוני בוויקימילון: שפרון |
| ערך מילוני בוויקימילון: חלבון סוכך |
 תמונות ומדיה בוויקישיתוף: חלבון סוכך |
