אוביקוויטין

תרשים מרחבי של האוביקוויטין

אוביקוויטין (Ubiquitin) הוא חלבון הפועל בכל התאים האיקריוטים, ומשמש את התא לסימון חלבונים שנועדו לפירוק. מטרת מערכת היא לפרק חלבונים תקינים בעלי אורך חיים קצר, שסיימו את תפקידם או חלבונים חריגים בעלי קיפול לא נכון, לשם הבטחת תפקודו התקין של התא. זיהוי החלבונים שיש לפרק נעשה בעיקר על-פי שינויים במבנה המרחבי שלהם.

רקע

החלבון מפורק בתא בתהליך הנקרא Polyubiquitination, במהלכו מסומן החלבון באוביקוויטין ומפורק באמצעות קומפלקס הפרוטאזום, בתהליך תלוי ATP. פירוק של חלבון במערכת קורה בשני צעדים ברורים ורצופים. ראשית, סימון של חלבוני המטרה על ידי הוספת אוביקוויטין. בשלב השני, החלבונים המוצמדים לאוביקוויטין מוכרים על ידי פרוטאזום, ומפורקים. מולקולת אוביקוויטין קטנה גודלה 8 קילודלטון והיא שמורה אבולוציונית בכל התאים האיאוקריוטים. היובקיוטינציה של החלבון נעשית על ידי (E2 (ubiquitin-conjugating enzyme המקבל מולקולת אוביקוויטין שהופעלה על ידי (E1 (ubiquitin-activating enzyme. למולקולת האוביקוויטין הראשונה מוצמדות מולקולות אוביקוויטין נוספות, כך נוצרת שרשרת אוביקוויטין. מעבר מולקולת האוביקוויטין מ-E2 אל חלבון המטרה דורש מרכיב נוסף הנקרא (E3 (ubiquitin- ligase. ה-E3 הוא לעיתים חלבון בודד ועיתים קומפלקס רב חלבונים, בכל מקרה זהו המרכיב המכיר באופן ספציפי את החלבון המטרה ומזרז מעבר מולקולת האוביקוויטין מ-E2 לחלבון. חלבון שקשורה אליו שרשרת אוביקוויטין כאמור, מפורק על ידי הפרוטאזום, ותוצרי הפירוק חוזרים לתא לשימוש נוסף.

מערכת האוביקוויטין בשמרים מעורבת בתהליכים תאיים מרובים, כגון עמידות לעקה ושליטה בנזקים והתקדמות במחזור התא, הולכת אותות, ויסות של שעתוק, השתקה כרומוזומליות, ירושת המיטוכונדריה, דיפראנציאציה והתפתחות. ^[1]

האוביקוויטין התגלה ואופיין במסגרת מחקר שערכו בסוף שנות השבעים אברהם הרשקו ואהרן צ'חנובר מהפקולטה לרפואה בטכניון, בשיתוף עם אירווין רוז מהמכון לחקר הסרטן בפילדלפיה. מחקר זה, שהביא לפריצת דרך בחקר הסרטן, מחלות ניווניות במוח ומחלות אחרות, זיכה את השלושה בפרס נובל לכימיה לשנת 2004.

בנוסף לקבוצתו של אהרן צ'חנובר, עוסקות בישראל עוד שלוש קבוצות מחקר בחקר האוביקוויטין: קבוצה בראשות פרופ' ינון בן-נריה, מהמחלקה לאימונולוגיה בבית הספר לרפואה של האוניברסיטה העברית והדסה, קבוצה בראשות ד"ר תומר רביד במכון סילברמן של האוניברסיטה העברית בקמפוס גבעת רם, וקבוצה בראשות פרופ' משה אורן מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון ויצמן למדע.