שיעור #13
Glubular Proteins – חלבונים גלובולריים
אלו חלבונים שיוצרים מבנה תלת מימדי שדומה לכדור. הם אוסף של מבנים שניוניים (α-הליקס, ומשטחי- β). המידע על קיפול החלבונים מגיע מדפרקציה של קרני-X, וכך מקבלים את האינפורמציה על קיפולי החלבון. לפעמים הדיפרקציה מגיעה ל0.3 ננומטר – דבר שמאפשר לעקוב אחרי המבנה המרחבי החלבון ומאפשר לראות ממה הוא מורכב.
BPTI – מעכב של טריפסין (מסונתז בלבלב של פרות), הוא אנזים שעושה פרוטוליזה לחלבונים אחרים.
פרוטיאזות = אנזימים שחותכים חלבון אחר. לפעמים רוצים להפסיק פעילות כזו ואז קושרים חלבון BPTI שעוצר את הטריפסין (הופך אותו לבלתי פעיל).
BPTI מורכב מ154 חומצות אמינו. בתצוגת מודל-שלד (Skeletal) אפשר להציג את המבנה המרחבי של החלבון. ניתן למדוד את המרחקים בין אטומים של חלבון בעזרת דפרקציה של קרני X.
דרך נוספת להציג את החלבון היא להראות מבנים שניוניים של החלבון היא Ribbon Model – תצוגה שמראה את המבנה השניוני של החלבון. מבנים שניוניים שמחוברים בינם לבין עצמם ללא סידור מוגדר נחשבים כ Random Coil.
צורה שלישית היא Space Filling Model היא צורה שמראה עד כמה החלבון דחוס.
אוסף של כל האטומים של חלבון מסתדרים למבנה דמוי כדור, ומכאן השם "חלבונים גלובולריים".
מיוגלובין (Myoglobin) הוא חלבון שקושר חמצן. אם נסתכל על צורת השלד שלו, נוכל לראות את הברזל. למיוגלובין יש קבוצה פרוסטטית – מולקולה קטנה שנקשרת לחלבון בצורה לא קוולנטית ומקנה לו פונקציה כלשהי. הקבוצה הפרוסטטית נקראת "הם".
כ70% מהמיוגלובין מורכב מ α-הליקס שקשורים בינהם ללא צורה ספציפית. זה נכון לגבי כל חלבון גלובולרי – המבנה התלת מימדי של כל חלבון ייחודי לו.
כל החלבונים מורכבים מאותם מבנים שניוניים שחוזרים על עצמם. אפשר לראות מכנה משותף: לחלבונים כבדים יש Domain שמכיל אזור מקופל. החלבון הגדול הוא אוסף של מבנים שמקופלים ומחוברים בינהם במבנים אקראיים. חלבון BPTI מכיל Domain אחד בלבד כי הוא יחסית קטן.
יש חלבונים שמכילי Domain שקושר ATP או סובסטרט כלשהו. ה Domain בנויים על 2 עקרונות:
1. על בסיס α-הליקס – קיפולים על גבי קיפולים.
2. על בסיס משטחי- β
עד היום נאסף הרבה מאוד מידע לגבי חלבונים שונים ורבים. מצאו ש:
לכל החלבונים הגלובולריים יש אזורים פנים וחוץ מוגדרים. מחוץ לחלבון יש חומצות אמינו הידרופיליות, ובפנים הידרופוביות. אנו יוצרים סביבה הידרופובית בתוך החלבון.
האזור החיצוני מייצב את החלבון על ידי קשרי מימן.
המבנים של β-sheets בד"כ גורמים לצורה מרחבית של חבית - Barrel (צורה יציבה יותר לחלבון).
שרשרת פוליפפטידית יכולה לשנות כיוון. אם עוקבים אחריה, אפשר לראות שהיא יכולה להתקפל על עצמה ולפנות לכיוון אחר (אפילו 180 מעלות או יותר). סיבוב כזה נקרא Turn, וקיימים מספר סיבובים:
1) סיבוב בטא – β-TURN. בסיבוב זה יש 4 חומצות אמינו שיוצרות את הסיבוב. הסיבוב נוצר על ידי קשרי מימן של חמצן קרבונילי של ח. אמינית מס' 1 לבין אמיד של ח. אמינו מספר 4.
2) סיבובים דחוסים יותר, GAMA-TURN, קשר מימן נוצר בין חמצן קרבונילי על חומצה אמינית מספרן 1 לבין אמיד של ח. אמינית מס' 3.
לא כל מבנה של חלבון ניתן לשייך לקבוצה – קיימים מבנים אקראיים ולא מוגדרים.
כל הגורמים הנ"ל מגדירים חלבון גלובולרי.
הרצף של חומצות האמינו בחלבון קובעת את המבנה המרחבי של החלבון.
להלן מספר נתונים\הוכחות שמראים כי רצף חומצות האמינו אכן קובע את המבנה התלת-מימדי של החלבון:
הוכחה ראשונה:
שינוי ח. אמינו אחת בחלבון יכולה לשנות לחלוטין את המבנה המרחבי של החלבון.
באריטרוציט קיים חלבון ההמוגלובין. כאשר בהמוגלובין יש מוטציה כלשהי היא הופכת אותו לצורה חרמשית הדומה לאות C במקום צורה של O. הפנוטיפ של מוטציה זו גורם למחלת האנמיה.
האינפורמציה לגבי המבנה השלישוני של החלבון קשורה לרצף ח. האמינו שלו.
הוכחה שניה:
של Anfinsen. בשנות ה50 עשה את הניסויים שהביאו אותו לתגליות הבאות:
הוא עבד על חלבון ריבונוקליאז-A שמפרק מולקולות RNA. הוא לקח את החלבון הזה בצורתו המקופלת\נאטיבית (התלת מימדית). בחלבון הזה יש קשרי S-S דיסולפידים, שנובעים מקישור של ציסטאינים. הוא ראה שיש לו חלבון מקופל עם קשרי S-S ועשה לו דנטורציה (דנטורציה נגרמת ע"י שינוי בPH או חימום. גם אוריאה [שתנן] גורם לדנטורציה). אם בחלבון יש קשרי S-S (קשרים קוולנטים חזקים) ורוצים לפרק אותם, חייבים לחזר את החלבון על ידי בטא-מרקפטו-אתאנול.
הוא לקח RNA והוסיף לו חומר זה, וקיבל שרשרת פוליפפטידית פתוחה ולא מקופלת. אחרי זה הוא העביר את החלבון לתמיסה שלא מכילה את החומרים שגורמים לדנטורציה, וראה שהחלבון שוב מתקפל לאותו מבנה שלישוני שהיה מצוי בו בהתחלה.
ככל שמעלים טמפרטורה, החלבון עובר יותר Unfolding ; המבנה השלישוני של החלבון מוכתב ע"י המבנה הראשוני שלו.
התרמודינמיקה של הקיפול
אם רוצים ששרשרת פוליפפטידית תהפוך למקופלת, השינוי באנרגיה החופשית צריך להיות שלילי (ΔG).
השינוי באנטלפיה (ΔH) הוא החום שנקלט או נפלט מהמערכת. אם הוא שלילי, גם ΔG שלילי. בקיפול חלבונים, יוצרים הרבה קשרים מועדפים אנרגטית שיוצרים את המבנה המרחבי של החלבון. קשר מטען-מטען (או גשר מלח) הוא בין שייר ח. אמינו שלילי לבין שייר טעון חיובית (למשל בין ליזין לגלוטומאט). קשר זה גורם למשיכה אלקטרוסטטית ותלוי בPH בו החלבון מצוי. בPH נייטרלי שתי הקבוצות טעונות. בPH חומצי מאוד או בסיסי מאוד, אחד השיירים לא יהיה טעון, ונאבד את האינטראקציה ונקבל דנטורציה של החלבון. קשרים אלו מייצבים את המבנה השלישוני של החלבון.
גם קשרי מימן גם מייצבים את המבנה השלישוני של החלבון.
קשרי ונדרולס גם מייצבים את החלבון, למרות שהם חלשים.
מה שגורם לייצוב מבנה החלבון בסופו של דבר הוא כמות הקשרים. הרבה קשרים מייצבים את החלבון בצורה טובה יותר.
כל שלושת הקשרים הללו אינם קוולנטים. קשרים קוולנטים הם חזקים מאוד, ולכן קשה מאוד לשבור אותם.
אנתרופיה – רמת האי-סדר של המערכת.
כדי ש ΔG יהיה שלילי יותר, כך האנטרופיה צריכה להיות יותר חיובית.
אם האנטרופיה ירדה, ה ΔG יהיה חיובי יותר. זה אנטרופיה של קונפורמציה שפועלת נגד ה"רצון" של החלבון להתקפל.
כאשר שרשרת פוליפפטידית פתוחה, הקשרים ההידרופוביים פונים למים, והמים יוצרים סביבם מבנים מסודרים של גביש. כאשר החלבון מתקפל כל הח. אמינו ההידרופוביות שלו נכנסות לחלבון. האנטרופיה של המערכת גדלה. ΔS חיובי, וגורם ל ΔG להיות שלילי.
אנטרופיה של קונפורמציה פועלת נגד רצון החלבון להתקפל. הגורם השני – האפקט ההידרופובי – פועל לטובת קיפול החלבון. אם נסתכל על כל הכוחות הפועלים ביחד, ΔG יהיה שלילי ונקבל העדפה אנרגטית.
יש חשיבות רבה לח. אמינו הידרופוביות בחלבון. לפי טבלה אפשר לקבוע את ההידרופוביות היחסית של כל ח. אמינו. כל סקלה יכולה להגיד איזו ח. אמינו היא הידרופובית ואיזו הידרופילית. חובה לעבוד עם סקלה אחת כל הזמן.
מה נוצר קודם – קיפול החלבון או קשרי הS-S?
אם נרצה ליצור בין 8 ציסטאינים - קשרי S-S, נוכל לקבל 105 אפשרויות: אם יש 8 ציסטאיניים, לראשון יש 7 אפשרויות קשירה לכל אחד מהאחרים. לבא אחריו יש 5 אפשרויות. סה"כ יש 3x5x7 = 105 אפשרויות!
קודם החלבון מתקפל לצורה תלת מימדית ורק אח"כ נוצרים קשרי S-S שמחזקים את המולקולה. לBPTI יש 3 קשרי S-S.
בסביבה מחוזרת אין קשרי S-S, ורק לחלבונים שמופרשים מתוך התא יש קשרי S-S שמייצבים את המבנה שלו.
סיכום ביניים:
סביבה ציטוזולית לא מאפשרת יצירת קשרי S-S. חלבונים מחוץ לתא, עובדים בסביבה מחמצנת, והציסטאינים שלהם כן יכולים ליצור קשרי S-S שמייצבים את המבנה המרחבי של החלבון.
בתוך התא, לא כל החלבונים מסוגלים להתקפל לבד וזקוקים לעזרה.
משפחה של חלבונים, צ'אפרונים, תפקידה לעזור לחלבונים להתקפל. (צ'אפרון = מלווה).
יש הרבה משפחות של צ'אפרונים:
1) מקורה בחיידק: GroEL, GroES. שני חלבונים אלו שייכים לאותה משפחה. GroEL מורכב מ2 טבעות. כל טבעת מורכבת מ7 תת-יחידות ובתוך כל טבעת יש חלל. החלבון הלא מקופל נכנס לחלל הזה, וכדי להשאר שם, חלבון GroES מכסה אותו, ומקבלים מבנה שדומה למבחנה עם מכסה (שהחלבון לכוד בפנים). הGroES מבודד את החלבון מהסביבה ונותן לו סביבה הידרופובית, והחלבון הלא מקופל ממתין. כאשר החלבון מתקפל, המכסה עוזב ומשחרר את החלבון. על ידי יצירת סביבה הידרופובית יוצרים מצב קל לחלבון להתקפל.
2) משפחה של DnaK – חלבון מחיידק ששייך למשפחה של חלבוני HSP – Heat Shock Proteins. תפקידו של DnaK הוא להקשר לשרשרת פוליפפטידית לא מקופלת ולאפשר לה להתקפל לבד. אחרי התרגום יש שרשרת פוליפפטידית שעדיין לא הספיקה להתקפל. היא יכולה לפגוש שרשרת אחרת, ונקבל קשרים הידרופוביים בין שתי שרשראות ונקבל חלבון שלא יכול להתקפל. מצב כזה נקרא אגרגציה. חלבון שיוצר אגרגאט הוא חלבון לא פעיל. DNAK מונע מהשרשרת הפוליפפטידית להקשר לשרשראות אחרות. אחרי מכת חום, כאשר שרשרת פוליפפטידית לא מקופלת נקשרת לDnaJ, הוא מגייס את הDnaK. DnaK יכול להקשר לשרשרת פוליפפטידית לא מקופלת. לDnaK יש 2 Domains – אחד אחראי לקישור ATP והשני אחראי לקישור של סובסטראט.
כאשר DnaK קשור לATP האפיניות שלו לקשירת שרשרת פוליפפטידית נמוכה מאוד. כאשר ADP קשור לDnaK, הוא נקשר לשרשרת חזק.
כשרוצים לשחרר את השרשרת, הופכים ADP בחזרה לATP על ידי חלבון שלישי שנקרא GrpE שמחליף את הADP בATP. עכשיו לDnaK יש אפיניות נמוכה, והוא משתחרר מהשרשרת הפוליפפטידית.
פריאונים – PRIONS
מחלת הפרה המשוגעת נגרמת ע"י פריאונים.
ב1996, סטנלי פרוזינר, גילה שהפרה המשוגעת עוברת על ידי חלבונים. הפריאון, הוא חלבון שנקרא PRPC – Prion Related Protein Cellular.
מסיבה לא ידועה, החלבון יכול לשנות את צורתו ל PRP Scrapie (מחלה שדומה לפרה המשוגעת אך קיימת בכבשים) שהוא חלבון מסוכן שיוצר סיבים בתא ומחורר את מערכת העצבים של בעל חיים.
PRPC נמצא בגוף, אך לא ידועים בדיוק את תפקידו. מה שכן יודעים, זה שPRP SCRAPPIE הוא הצורה הרעה של החלבון, והוא מדבק וגורם למוות של חיות (או בני אדם).
אלו חלבונים שיוצרים מבנה תלת מימדי שדומה לכדור. הם אוסף של מבנים שניוניים (α-הליקס, ומשטחי- β). המידע על קיפול החלבונים מגיע מדפרקציה של קרני-X, וכך מקבלים את האינפורמציה על קיפולי החלבון. לפעמים הדיפרקציה מגיעה ל0.3 ננומטר – דבר שמאפשר לעקוב אחרי המבנה המרחבי החלבון ומאפשר לראות ממה הוא מורכב.
BPTI – מעכב של טריפסין (מסונתז בלבלב של פרות), הוא אנזים שעושה פרוטוליזה לחלבונים אחרים.
פרוטיאזות = אנזימים שחותכים חלבון אחר. לפעמים רוצים להפסיק פעילות כזו ואז קושרים חלבון BPTI שעוצר את הטריפסין (הופך אותו לבלתי פעיל).
BPTI מורכב מ154 חומצות אמינו. בתצוגת מודל-שלד (Skeletal) אפשר להציג את המבנה המרחבי של החלבון. ניתן למדוד את המרחקים בין אטומים של חלבון בעזרת דפרקציה של קרני X.
דרך נוספת להציג את החלבון היא להראות מבנים שניוניים של החלבון היא Ribbon Model – תצוגה שמראה את המבנה השניוני של החלבון. מבנים שניוניים שמחוברים בינם לבין עצמם ללא סידור מוגדר נחשבים כ Random Coil.
צורה שלישית היא Space Filling Model היא צורה שמראה עד כמה החלבון דחוס.
אוסף של כל האטומים של חלבון מסתדרים למבנה דמוי כדור, ומכאן השם "חלבונים גלובולריים".
מיוגלובין (Myoglobin) הוא חלבון שקושר חמצן. אם נסתכל על צורת השלד שלו, נוכל לראות את הברזל. למיוגלובין יש קבוצה פרוסטטית – מולקולה קטנה שנקשרת לחלבון בצורה לא קוולנטית ומקנה לו פונקציה כלשהי. הקבוצה הפרוסטטית נקראת "הם".
כ70% מהמיוגלובין מורכב מ α-הליקס שקשורים בינהם ללא צורה ספציפית. זה נכון לגבי כל חלבון גלובולרי – המבנה התלת מימדי של כל חלבון ייחודי לו.
כל החלבונים מורכבים מאותם מבנים שניוניים שחוזרים על עצמם. אפשר לראות מכנה משותף: לחלבונים כבדים יש Domain שמכיל אזור מקופל. החלבון הגדול הוא אוסף של מבנים שמקופלים ומחוברים בינהם במבנים אקראיים. חלבון BPTI מכיל Domain אחד בלבד כי הוא יחסית קטן.
יש חלבונים שמכילי Domain שקושר ATP או סובסטרט כלשהו. ה Domain בנויים על 2 עקרונות:
1. על בסיס α-הליקס – קיפולים על גבי קיפולים.
2. על בסיס משטחי- β
עד היום נאסף הרבה מאוד מידע לגבי חלבונים שונים ורבים. מצאו ש:
לכל החלבונים הגלובולריים יש אזורים פנים וחוץ מוגדרים. מחוץ לחלבון יש חומצות אמינו הידרופיליות, ובפנים הידרופוביות. אנו יוצרים סביבה הידרופובית בתוך החלבון.
האזור החיצוני מייצב את החלבון על ידי קשרי מימן.
המבנים של β-sheets בד"כ גורמים לצורה מרחבית של חבית - Barrel (צורה יציבה יותר לחלבון).
שרשרת פוליפפטידית יכולה לשנות כיוון. אם עוקבים אחריה, אפשר לראות שהיא יכולה להתקפל על עצמה ולפנות לכיוון אחר (אפילו 180 מעלות או יותר). סיבוב כזה נקרא Turn, וקיימים מספר סיבובים:
1) סיבוב בטא – β-TURN. בסיבוב זה יש 4 חומצות אמינו שיוצרות את הסיבוב. הסיבוב נוצר על ידי קשרי מימן של חמצן קרבונילי של ח. אמינית מס' 1 לבין אמיד של ח. אמינו מספר 4.
2) סיבובים דחוסים יותר, GAMA-TURN, קשר מימן נוצר בין חמצן קרבונילי על חומצה אמינית מספרן 1 לבין אמיד של ח. אמינית מס' 3.
לא כל מבנה של חלבון ניתן לשייך לקבוצה – קיימים מבנים אקראיים ולא מוגדרים.
כל הגורמים הנ"ל מגדירים חלבון גלובולרי.
הרצף של חומצות האמינו בחלבון קובעת את המבנה המרחבי של החלבון.
להלן מספר נתונים\הוכחות שמראים כי רצף חומצות האמינו אכן קובע את המבנה התלת-מימדי של החלבון:
הוכחה ראשונה:
שינוי ח. אמינו אחת בחלבון יכולה לשנות לחלוטין את המבנה המרחבי של החלבון.
באריטרוציט קיים חלבון ההמוגלובין. כאשר בהמוגלובין יש מוטציה כלשהי היא הופכת אותו לצורה חרמשית הדומה לאות C במקום צורה של O. הפנוטיפ של מוטציה זו גורם למחלת האנמיה.
האינפורמציה לגבי המבנה השלישוני של החלבון קשורה לרצף ח. האמינו שלו.
הוכחה שניה:
של Anfinsen. בשנות ה50 עשה את הניסויים שהביאו אותו לתגליות הבאות:
הוא עבד על חלבון ריבונוקליאז-A שמפרק מולקולות RNA. הוא לקח את החלבון הזה בצורתו המקופלת\נאטיבית (התלת מימדית). בחלבון הזה יש קשרי S-S דיסולפידים, שנובעים מקישור של ציסטאינים. הוא ראה שיש לו חלבון מקופל עם קשרי S-S ועשה לו דנטורציה (דנטורציה נגרמת ע"י שינוי בPH או חימום. גם אוריאה [שתנן] גורם לדנטורציה). אם בחלבון יש קשרי S-S (קשרים קוולנטים חזקים) ורוצים לפרק אותם, חייבים לחזר את החלבון על ידי בטא-מרקפטו-אתאנול.
הוא לקח RNA והוסיף לו חומר זה, וקיבל שרשרת פוליפפטידית פתוחה ולא מקופלת. אחרי זה הוא העביר את החלבון לתמיסה שלא מכילה את החומרים שגורמים לדנטורציה, וראה שהחלבון שוב מתקפל לאותו מבנה שלישוני שהיה מצוי בו בהתחלה.
ככל שמעלים טמפרטורה, החלבון עובר יותר Unfolding ; המבנה השלישוני של החלבון מוכתב ע"י המבנה הראשוני שלו.
התרמודינמיקה של הקיפול
אם רוצים ששרשרת פוליפפטידית תהפוך למקופלת, השינוי באנרגיה החופשית צריך להיות שלילי (ΔG).
השינוי באנטלפיה (ΔH) הוא החום שנקלט או נפלט מהמערכת. אם הוא שלילי, גם ΔG שלילי. בקיפול חלבונים, יוצרים הרבה קשרים מועדפים אנרגטית שיוצרים את המבנה המרחבי של החלבון. קשר מטען-מטען (או גשר מלח) הוא בין שייר ח. אמינו שלילי לבין שייר טעון חיובית (למשל בין ליזין לגלוטומאט). קשר זה גורם למשיכה אלקטרוסטטית ותלוי בPH בו החלבון מצוי. בPH נייטרלי שתי הקבוצות טעונות. בPH חומצי מאוד או בסיסי מאוד, אחד השיירים לא יהיה טעון, ונאבד את האינטראקציה ונקבל דנטורציה של החלבון. קשרים אלו מייצבים את המבנה השלישוני של החלבון.
גם קשרי מימן גם מייצבים את המבנה השלישוני של החלבון.
קשרי ונדרולס גם מייצבים את החלבון, למרות שהם חלשים.
מה שגורם לייצוב מבנה החלבון בסופו של דבר הוא כמות הקשרים. הרבה קשרים מייצבים את החלבון בצורה טובה יותר.
כל שלושת הקשרים הללו אינם קוולנטים. קשרים קוולנטים הם חזקים מאוד, ולכן קשה מאוד לשבור אותם.
אנתרופיה – רמת האי-סדר של המערכת.
כדי ש ΔG יהיה שלילי יותר, כך האנטרופיה צריכה להיות יותר חיובית.
אם האנטרופיה ירדה, ה ΔG יהיה חיובי יותר. זה אנטרופיה של קונפורמציה שפועלת נגד ה"רצון" של החלבון להתקפל.
כאשר שרשרת פוליפפטידית פתוחה, הקשרים ההידרופוביים פונים למים, והמים יוצרים סביבם מבנים מסודרים של גביש. כאשר החלבון מתקפל כל הח. אמינו ההידרופוביות שלו נכנסות לחלבון. האנטרופיה של המערכת גדלה. ΔS חיובי, וגורם ל ΔG להיות שלילי.
אנטרופיה של קונפורמציה פועלת נגד רצון החלבון להתקפל. הגורם השני – האפקט ההידרופובי – פועל לטובת קיפול החלבון. אם נסתכל על כל הכוחות הפועלים ביחד, ΔG יהיה שלילי ונקבל העדפה אנרגטית.
יש חשיבות רבה לח. אמינו הידרופוביות בחלבון. לפי טבלה אפשר לקבוע את ההידרופוביות היחסית של כל ח. אמינו. כל סקלה יכולה להגיד איזו ח. אמינו היא הידרופובית ואיזו הידרופילית. חובה לעבוד עם סקלה אחת כל הזמן.
מה נוצר קודם – קיפול החלבון או קשרי הS-S?
אם נרצה ליצור בין 8 ציסטאינים - קשרי S-S, נוכל לקבל 105 אפשרויות: אם יש 8 ציסטאיניים, לראשון יש 7 אפשרויות קשירה לכל אחד מהאחרים. לבא אחריו יש 5 אפשרויות. סה"כ יש 3x5x7 = 105 אפשרויות!
קודם החלבון מתקפל לצורה תלת מימדית ורק אח"כ נוצרים קשרי S-S שמחזקים את המולקולה. לBPTI יש 3 קשרי S-S.
בסביבה מחוזרת אין קשרי S-S, ורק לחלבונים שמופרשים מתוך התא יש קשרי S-S שמייצבים את המבנה שלו.
סיכום ביניים:
סביבה ציטוזולית לא מאפשרת יצירת קשרי S-S. חלבונים מחוץ לתא, עובדים בסביבה מחמצנת, והציסטאינים שלהם כן יכולים ליצור קשרי S-S שמייצבים את המבנה המרחבי של החלבון.
בתוך התא, לא כל החלבונים מסוגלים להתקפל לבד וזקוקים לעזרה.
משפחה של חלבונים, צ'אפרונים, תפקידה לעזור לחלבונים להתקפל. (צ'אפרון = מלווה).
יש הרבה משפחות של צ'אפרונים:
1) מקורה בחיידק: GroEL, GroES. שני חלבונים אלו שייכים לאותה משפחה. GroEL מורכב מ2 טבעות. כל טבעת מורכבת מ7 תת-יחידות ובתוך כל טבעת יש חלל. החלבון הלא מקופל נכנס לחלל הזה, וכדי להשאר שם, חלבון GroES מכסה אותו, ומקבלים מבנה שדומה למבחנה עם מכסה (שהחלבון לכוד בפנים). הGroES מבודד את החלבון מהסביבה ונותן לו סביבה הידרופובית, והחלבון הלא מקופל ממתין. כאשר החלבון מתקפל, המכסה עוזב ומשחרר את החלבון. על ידי יצירת סביבה הידרופובית יוצרים מצב קל לחלבון להתקפל.
2) משפחה של DnaK – חלבון מחיידק ששייך למשפחה של חלבוני HSP – Heat Shock Proteins. תפקידו של DnaK הוא להקשר לשרשרת פוליפפטידית לא מקופלת ולאפשר לה להתקפל לבד. אחרי התרגום יש שרשרת פוליפפטידית שעדיין לא הספיקה להתקפל. היא יכולה לפגוש שרשרת אחרת, ונקבל קשרים הידרופוביים בין שתי שרשראות ונקבל חלבון שלא יכול להתקפל. מצב כזה נקרא אגרגציה. חלבון שיוצר אגרגאט הוא חלבון לא פעיל. DNAK מונע מהשרשרת הפוליפפטידית להקשר לשרשראות אחרות. אחרי מכת חום, כאשר שרשרת פוליפפטידית לא מקופלת נקשרת לDnaJ, הוא מגייס את הDnaK. DnaK יכול להקשר לשרשרת פוליפפטידית לא מקופלת. לDnaK יש 2 Domains – אחד אחראי לקישור ATP והשני אחראי לקישור של סובסטראט.
כאשר DnaK קשור לATP האפיניות שלו לקשירת שרשרת פוליפפטידית נמוכה מאוד. כאשר ADP קשור לDnaK, הוא נקשר לשרשרת חזק.
כשרוצים לשחרר את השרשרת, הופכים ADP בחזרה לATP על ידי חלבון שלישי שנקרא GrpE שמחליף את הADP בATP. עכשיו לDnaK יש אפיניות נמוכה, והוא משתחרר מהשרשרת הפוליפפטידית.
פריאונים – PRIONS
מחלת הפרה המשוגעת נגרמת ע"י פריאונים.
ב1996, סטנלי פרוזינר, גילה שהפרה המשוגעת עוברת על ידי חלבונים. הפריאון, הוא חלבון שנקרא PRPC – Prion Related Protein Cellular.
מסיבה לא ידועה, החלבון יכול לשנות את צורתו ל PRP Scrapie (מחלה שדומה לפרה המשוגעת אך קיימת בכבשים) שהוא חלבון מסוכן שיוצר סיבים בתא ומחורר את מערכת העצבים של בעל חיים.
PRPC נמצא בגוף, אך לא ידועים בדיוק את תפקידו. מה שכן יודעים, זה שPRP SCRAPPIE הוא הצורה הרעה של החלבון, והוא מדבק וגורם למוות של חיות (או בני אדם).
