ההבדל העיקרי בין חלבון מקופל לבלתי מקופל הוא שחלבון מקופל הוא מבנה פעיל ביולוגית בעוד שחלבון לא מקופל הוא מבנה לא פעיל ביולוגית.
תרגום מייצר שרשרת ליניארית של רצף חומצות אמינו שאין לה מבנה תלת-ממדי יציב. לכן, רצפי חומצות אמינו מקיימים אינטראקציה זה עם זה ומתקפלים באמצעות תהליך מורכב הנקרא קיפול חלבון. זהו תהליך חשוב שהופך חלבון לפעיל מבחינה ביולוגית. המבנה המקורי הנכון של חלבון חיוני מאוד לתפקודו. שרשראות פוליפפטידים מתקפלות והופכות לחלבון פעיל ביולוגית במבנה התלת-ממדי שלו.חלבונים מקופלים מוחזקים יחד על ידי אינטראקציות מולקולריות שונות. יש להם מבנה תלת מימדי יציב; לפיכך, הם פעילים ביולוגית, בניגוד לחלבונים לא מקופלים.
מהו חלבון מקופל?
חלבון מקופל הוא חלבון פעיל ביולוגית שהשיג את המבנה התלת-ממדי היציב שלו. קיפול חלבון הוא התהליך שמביא לקפלים של חלבונים, והוא מתרחש ברשת האנדופלזמית. תהליך קיפול החלבון נוח מבחינה תרמודינמית. זה מתרחש כתגובה ספונטנית. השלב הראשון של קיפול החלבון הוא יצירת מבנים משניים כגון סלילי אלפא או גליונות בטא מהמבנה הראשוני של חלבון. מבנים משניים סוללים אז את הדרך למבנים שלישוניים. α-helices ו-β-sheets מתקפלים למבנה תלת מימדי. מבנים שלישוניים מתקפלים עוד יותר ויוצרים את המבנה הרבעוני של חלבון.
כמה גורמים משפיעים על יכולתם של חלבונים להתקפל לצורות התפקוד הנכונות שלהם.חלק מהגורמים הם שדות חשמליים ומגנטיים, טמפרטורה, pH, כימיקלים, הגבלת מקום וצפיפות מולקולרית. קיפול לא נכון יכול להוביל למצבי מחלה שונים. מחלת אלצהיימר וסיסטיק פיברוזיס הן שתי מחלות נפוצות הנגרמות מקיפול שגוי של חלבון.
איור 01: קיפול חלבון
במהלך הקיפול, שרשראות פוליפפטיד מתקשרות באמצעות אינטראקציות קוולנטיות ולא קוולנטיות. אינטראקציות הידרופוביות ואינטראקציות ואן דר ואלס הן שני סוגים של אינטראקציות לא קוולנטיות המסייעות בקיפול חלבון. אינטראקציות לא קוולנטיות הן אינטראקציות חלשות וקצרות טווח. עם זאת, הם מספקים כוחות מניע בסיסיים. אינטראקציות קוולנטיות כמו קשרי דיסולפיד וקשרים יוניים עוזרות גם הן בקיפול חלבון, והן אינטראקציות חזקות.קיפול חלבון מתרחש בסביבה מימית.
מהו חלבון לא מקופל?
חלבון לא מקופל הוא רצף חומצות אמינו ליניארי. הוא קיים במבנה הראשוני, שהוא שרשרת פוליפפטידים. חלבונים לא מקופלים אינם פעילים ביולוגית. יתר על כן, זהו מבנה פתוח לא מסודר עם שרשראות צד ארוזות באופן רופף. במילים אחרות, חלבונים לא מקופלים חסרים מבנה מסודר. חלבונים לא מקופלים תורמים לפתולוגיה של מחלות רבות.
איור 02: תגובת חלבון לא מקופלת
כדי להפוך לחלבון פונקציונלי, חלבונים לא מקופלים חייבים להתקפל לקונפורמציות תלת מימדיות יציבות. במקרים רבים, שרשראות פוליפפטידיות מרובות חייבות להרכיב קומפלקס פונקציונלי. בנוסף לכך, רוב החלבונים עוברים שינויים כמו מחשוף או התקשרויות קוולנטיות עם פחמימות ושומנים.
מהם הדמיון בין חלבון מקופל לבלתי מקופל?
- טמפרטורה קיצונית, pH קיצוני, כוחות מכניים ודנטורנטים כימיים יכולים להסתיר חלבון מקופל לחלבון לא מקופל.
- דנטורציה של חלבונים היא תהליך של מעבר מהמצב המקופל למצב הפרוש.
מה ההבדל בין חלבון מקופל לבלתי מקופל?
חלבון מקופל הוא חלבון מסודר וכדורי עם ליבה הידרופוביה צפופה היטב בעוד שחלבון לא מקופל הוא מבנה לא מסודר ופתוח עם שרשראות צד ארוזות בצורה רופפת. אז זה ההבדל העיקרי בין חלבון מקופל לפרוש. יתר על כן, החלבונים המקופלים פעילים ביולוגית ומתפקדים כהלכה, בעוד שהחלבונים המקופלים אינם פעילים ביולוגית ואינם פועלים כראוי.
למטה אינפוגרפיקה מציגה השוואה מפורטת של שני החלבונים כדי להבחין בבירור בהבדל בין חלבון מקופל לבלתי מקופל.
סיכום – חלבון מקופל לעומת לא מקופל
באופן כללי, חלבונים חייבים להיות מקופלים בצורה נכונה לקונפורמציות ספציפיות, יציבות ותלת מימדיות כדי לתפקד כהלכה. חלבונים לא מקופלים אינם פעילים ביולוגית ואילו חלבונים מקופלים פעילים ביולוגית. לחלבונים מקופלים יש מבנה תלת מימדי בעוד שחלבונים לא מקופלים הם מבנים לא מסודרים, פתוחים עם שרשראות צד ארוזות בצורה רופפת. לפיכך, זה מסכם את ההבדל בין חלבון מקופל לבלתי מקופל.
