הבדל מפתח – פרוטאזום לעומת פרוטאז
הפרוטאוליזה היא תהליך הפירוק של ביומולקולות החלבון לפוליפפטידים הקטנים יותר או לחומצות אמינו בודדות. התגובות הלא מזורזות של הידרוליזה של קשרי פפטידים איטיות ביותר. וזה לוקח מאות שנים כדי להסתיים במלואו. בדרך כלל, האנזימים המעורבים בתגובה אלו הם שני סוגים; קומפלקסים פרוטאזומים ופרוטאזות. מלבד מולקולות אלה, pH נמוך, טמפרטורה ועיכול תוך מולקולרי משפיעים גם על הפרוטוליזה של מולקולות חלבון. פרוטאוליזה עשויה לשרת מטרות שונות באורגניזמים החיים. לדוגמה, אנזימי העיכול מפרקים את המזון לחומצות אמינו בודדות המשמשות מאוחר יותר כמשאבי אנרגיה על ידי אורגניזמים חיים.מצד שני, פרוטאוליזה חשובה ביותר לעיבוד שרשרת פוליפפטיד שכבר מסונתזת על מנת ליצור את מולקולת החלבון הפעילה. זה חשוב גם בחלק מהתהליכים התאיים והפיזיולוגיים כמו מניעת הצטברות של חלבונים לא רצויים בתא. ההבדל העיקרי בין פרוטאזום לפרוטאז הוא שהפרוטאזום מעורב בפיתוח מולקולות חלבון בעוד שפירוק פרוטאזות פותח חלבונים לחומצות אמינו בודדות.
מה זה פרוטאזום?
הפרוטאוזומים הם חלבונים גליליים המכילים ארבע טבעות ממברנות מוערמות, שבע. הם נמצאים בדרך כלל בציטוזול. שתי הטבעות החיצוניות נקראות תת-יחידת אלפא ונמצאות כלא פעילות. שתי הטבעות הפנימיות נקראות תת-יחידת בטא והן פעילות פרוטאוליטית. ניתן למצוא פרוטאוזומים גם בחיידקים ארכאיים וגם באורגניזמים אוקריוטיים. הפרוטאזום 26S האוקריוטי מכיל חלקיק ליבה אחד (20S) המורכב משבע יחידות משנה אלפא ושבע יחידות משנה בטא.הוא מכיל גם מכסה רגולטורית (19S) המורכבת מ-17 יחידות משנה לפחות. הפרוטאזום 26S מעורב בהתפתחות מכוונת יוביקוויטין ובפרוטאוליזה בתא החי האיקריוטי. כדי להשיג תהליך זה, אנזים E1 מפעיל תחילה את מולקולת האוביקוויטין ולאחר מכן מעביר אותה לאנזים E2. ולבסוף מולקולת האוביקוויטין הזו מתחברת לשארית הליזין של מולקולת החלבון כדי להתפרק על ידי אנזים E3 ליגאז. מאוחר יותר מולקולת האוביקוויטין מכוונת לזיהוי של החלבון המסומן לפירוק על ידי פרוטאזום.
איור 01: פרוטאזום
הפרוטאזום 26S מורכב משני מכסי רגולציה של 19S וחלקיק ליבה אחד של 20S. מכסה 19S מזהה ונקשר עם חלבונים הנמצאים בכל מקום, המופעלים על ידי מולקולות ה-ATP. לאחר זיהוי, החלבון המסומן חייב להופיע בכל מקום ולהתפתח על מנת לעבור דרך התעלות הצרות של 19S ולהיכנס לליבה 20S של קומפלקס הפרוטאזום הגלילי.בליבת ה-20S של הקומפלקס הוא למעשה מבצע את הקיצוץ של מולקולת החלבון לפוליפפטידים הקטנים יותר. תהליך זה המתרחש בקומפלקס הפרוטאזום הוא פעולה של אובדן אנרגיה מכיוון שהוא מזורז על ידי מולקולות ה-ATP.
מה זה פרוטאזות?
פרוטאזות נקראות פפטידאזות או פרוטאזות המעורבות בתהליך של פרוטאוליזה. שלא כמו קומפלקס פרוטאזום, הפרוטאזות חולקות את מולקולת החלבון לתוך חומצות האמינו הבודדות, ולכן, משלימים את העבודה בפרוטוליזה. הפרוטאזות נמצאות בבעלי החיים, בצמחים, בארכאות, בחיידקים ובנגיפים.
איור 02: Protease
המחלקות השונות של פרוטאזות יכולות לבצע את אותה פונקציה עם מנגנונים קטליטיים שונים. פרוטאזות מעורבות בעיבוד חלבון, עיכול, פוטוסינתזה, אפופטוזיס, פתוגנזה ויראלית ופעילויות חיוניות אחרות.בתהליך הפרוטוליזה הם ממירים את החלבון לפירוק מלא לחומצות האמינו הבודדות. מלבד פרוטאזות עיכול מעורבים גם קרישת הדם, תפקוד מערכת החיסון, הבשלה של פרוהורמונים, יצירת עצם ומיחזור חלבונים שאינם נחוצים יותר על ידי התא החי.
שבעה סוגי פרוטאזות
בהתבסס על התחום הקטליטי פרוטאזות הם שבעה סוגים,
- סרין פרוטאזות - משתמש בקבוצת אלכוהול סרין
- Cysteine proteases - משתמש בקבוצת ציקטאין תיול
- Threonine proteases – משתמש באלכוהול משני של threonine
- Aspartic protease – משתמש בקבוצת אספרטאט קרבוקסילית
- Glutamic proteases – משתמש בחומצה קרבוקסילית גלוטמט
- Metalloproteases - משתמש במתכת בדרך כלל "Zn"
- Aspargine peptide lyases – משתמש באספרגינים
מהם הדמיון בין פרוטאזום לפרוטאז?
- שתיהן ביומולקולות חלבון.
- לשניהם יכולת קטליטית ואנזימטית.
- שניהם מעורבים במסלול הפירוק הפרוטוליזה של החלבונים.
- שניהם מזרזים תגובות אנרגיה תלויות ATP.
- שניהם נמצאים כמעט בכל האורגניזמים (בעלי חיים, צמחים, חיידקים, ארכאים ווירוסים).
מה ההבדל בין פרוטאזום לפרוטאז?
Proteasome vs Protease |
|
| Proteasome הוא קומפלקס חלבון שמפרק חלבונים מיותר או פגומים על ידי פרוטאוליזה. | פרוטאז הוא אנזים המפרק חלבונים ופפטידים. |
| Structure | |
| Proteasome היא מולקולה גדולה יחסית עם חלקיקי ליבה ומכסה רגולטורי. | פרוטאזות קטנות יותר יחסית עם תחום קטליטי. |
| פונקציה | |
| התפשטות חלבון ומחשוף מקדים הם תפקידם של פרוטאזומים. | ביקוע מלא של מולקולת חלבון לחומצות אמינו בודדות הוא התפקיד העיקרי של פרוטאזות. |
| תלות ב-Ubiquitin | |
| Proteasome תלוי ב-ubiquitin עבור פעילותו (מכוון ל-ubiquitin). | פרוטאזות אינם תלויים באוביקוויטין לפעילותם. |
| תלות ב-pH | |
| Proteasome אינו תלוי ב-pH עבור פעילותו. | פרוטאזות תלויות מאוד ב-pH עבור פעילותם. |
| משקל מולקולרי | |
| פרוטאוזומים הם מולקולות במשקל מולקולרי גבוה. | לפרוטאזות יש מולקולות במשקל מולקולרי נמוך יחסית. |
סיכום – פרוטאזום נגד פרוטאז
פרוטאוליזה היא תהליך הפירוק של חלבון הביו-מולקולה החלבון לפוליפפטידים הקטנים יותר או לחומצות אמינו בודדות. בדרך כלל, האנזימים המעורבים בתגובות אלו הם שני סוגים, 1. קומפלקס פרוטאזום 2. פרוטאזות. מלבד מולקולות חלבון אלו, ה-pH הנמוך, הטמפרטורה והעיכול התוך מולקולרי גורמים גם לפרוטוליזה של מולקולות חלבון. פרוטאזום כרוך בפיתוח החלבון ובביקוע מקדים. מצד שני, פרוטאזות מבצעות את הביקוע המלא של מולקולת החלבון לחומצות אמינו בודדות. אפשר לקחת את זה כהבדל בין פרוטאזום לפרוטאז.
הורד את גרסת ה-PDF של Proteasome vs Protease
ניתן להוריד את גרסת ה-PDF של מאמר זה ולהשתמש בה למטרות לא מקוונות לפי הערת ציטוט. אנא הורד את גרסת ה-PDF כאן ההבדל בין פרוטאזום לפרוטאז
