נרצח ב-28 ביוני 572 בארמונו שבוורונה בהוראת אשתו רוזמונד. על פי פאולוס הדיאקון, רוזמונד יזמה את רציחתו כנקמה על כך שהגיש לה יין בתוך גולגולתו של אביה קונימונד, באמרו: "בואי נשתה יין עם אביך!".
ביטוי (מתמטיקה)
במתמטיקה, ביטוי הוא רצף סופי של סימנים בעלי משמעות מתמטית. הסימנים בביטוי כוללים לרוב מספרים, פונקציות, פעולות, אופרטורים, משתנים, יחסים ואובייקטים מתמטיים אחרים.
קריאתם של ביטויים מתמטיים נעשית משמאל לימין, גם כאשר הם משולבים בטקסט עברי.
כאשר הביטוי כולל משתנים, ניתן להציב במקומם ערכים ולחשב את ערכו בהתאם לערכים אלה (אם כי ייתכנו ערכים שהצבתם תהפוך את תוצאת החישוב לבלתי מוגדרת, לדוגמה: הביטוי x / y, כאשר יוצבו בו x = 10, y = 5 ייתן את הערך 2, אך יהיה בלתי מוגדר אם יוצב בו הערך y = 0).
סדר הפעולות בחישוב ערכו של ביטוי נעשה לפי כללי קדימות אופרטורים.
שני ביטויים נחשבים שקולים אם כל ערך המוצב במשתנים שלהם מוליך לתוצאה זהה בשניהם, למשל: הביטוי
שקול לביטוי 12x, משום שכל ערך שניתן ל-x יניב אותה תוצאה בשני הביטויים.
על מבנהו של הביטוי לציית לכללי הסימון המתמטי ולכללים שנקבעו למבנה הביטויים. בהתאם לכך, הצירוף 2 + 3 הוא ביטוי תקין, ואילו הצירוף + 2 * אינו תקין בהתייחס לסימני האריתמטיקה.
קולטן המצומד לחלבון G
קולטנים מצומדים לחלבון G הם קולטנים השייכים למשפחת חלבונים טרנסממברנליים (חלבונים עבר-ממברנליים) גדולה, החוצים את הממברנה שבע פעמים ומופעלים על ידי מולקולות מחוץ לתא. הפעלתם גורמת לשרשרת תגובות כימיות בתוך התא הקרויות מסלול מעבר אותות, שהשלב הראשון בו הוא הפעלה של מתגים מולקולריים מסוג חלבוני G (ועל כן הם נקראים "קולטנים המצומדים לחלבוני G").
קולטנים המצומדים לחלבון G נמצאים בתאים אאוקריוטים, הכוללים שמרים, צמחים ובעלי חיים וכן בפרוקריוטים. הליגנדים הנקשרים לקולטנים ומפעילים אותם מאפשרים חישה של אור, ריחות, פרומונים, הורמונים, נוירוטרנסמיטרים וכו'. הליגנדים יכולים להיות שונים בגודלם – ממולקולות קטנות מאוד ועד פוליפפטידים גדולים. קולטנים המצומדים לחלבון G הם מטרה של תרופות מודרניות רבות בשל מעורבותם במחלות רבות.
כאשר קולטנים מסוג זה מפעילים תעלות יונים, הם מכונים גם קולטנים מטאבוטרופיים. זאת בניגוד לקולטנים יונוטרופיים, שהם תעלות יונים המופעלות ישירות על ידי ליגנדים. שתיים מהקבוצות הנחקרות ביותר של מסלולים המופעלים על ידי קולטנים מצומדים לחלבון G הם מסלול העברת האותות דרך cAMP, בו מפעיל חלבון G את האנזים אדנילאט ציקלאז (ומסלול מקביל בו חלבון G אחר מעכב אנזים זה), ומסלול העברת האותות של פוספטידילאינוזיטול (Phosphatidylinositol), בו חלבון G מפעיל את האנזים פוספוליפאז C בטא.
כל קולטני הדופמין הם קולטנים מצומדים לחלבון G.
סיווג.
המספר המדויק של משפחת קולטנים זו אינו ידוע, אולם מוערך במעל 800 רצפים שונים באדם.
משפחת-העל של חלבונים אלה מתחלקת לשלושה, A, B ו-C, סיווג שנעשה על סמך הומולוגיה בין הרצפים. הגדולה בקבוצות היא קבוצה A, שמכונה גם דמויי-רודופסין (Rhodopsine-like). יותר ממחצית מהקולטנים בקבוצה A שייכים לחישה של ריח. על הגילוי של קולטני חוש הריח והדרך שהעבירה את האות למוח, זכו לינדה באק וריצ'רד אקסל בפרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה לשנת 2004.
סיווג אחר מסווג את ה-GPCRs לשש קבוצות בסיסיות של קולטנים המצומדים לחלבון G, ונועד כדי לסווג את כלל ה-GPCRs בחסרי חוליות ובבעלי חוליות
תפקידים פזיולוגיים.
דוגמאות לתהליכים פיזיולוגיים שקולטנים המצומדים לחלבון G לוקחים בהם חלק:
מבנה הקולטן.
קולטן המצומד לחלבון G הוא חלבון ממברנה אינטגרלי החוצה את הממברנה שבע פעמים (7TM) ועל כן הוא מכונה גם 7-transmembrane receptor או קולטן מפותל serpentine receptor. קולטנים אלו שייכים למשפחה גדולה יותר של חלבונים שחוצים את הממברנה ומורכבים מסלילי אלפא. החלק החוץ תאי של החלבון, שהוא הקצה האמיני, יכול לעבור גליקוזילציה (הוספת קבוצת סוכר). האזור החוץ תאי מכילים גם שני שיירי של ציסטאין שמורים אשר מייצבים קשר דו-גופריתי שמחזק את מבנה הקולטן. מצדו התוך תאי, שם מצוי הקצה הקרבוקסילי, קשור לקולטן קומפלקס הטרוטרימרי של חלבוני G.
לקולטנים המצומדים לחלבון G צורות אוליגומריות שונות. המשמעות היא שכמות שונה של קולטנים יוצרים קומפלקס פעיל אחד, כתוצאה מיצירה קשרים בין החלבונים. קולטנים המצומדים לחלבון G יכולים ליצור הומודימרים או הטרודימרים או בצורות מורכבות יותר. הטרודימריזציה הוכחה כחיונית לפעילות של קולטנים, כגון קולטני GABA מטבוטרופיים.
אמנם, הקולטנים המצומדים לחלבון G יכולים לתווך מעבר אותות שמקורן בליגנדים שונים, אולם כולם עושים זאת באמצעות הפעלה של חלבוני G באמצעות פעילותם כפקטור שמשחלף גואנין (guanine-nucleotide exchange factor או GEF). בין שבעת האזורים חוצי הממברנה קיימים שש לולאות, שמקשרות בין סלילי האלפא, וכן קובעות את הספציפיות של אותו קולטן. קיימים קולטנים נוספים שחוצים את הממברנה שבע פעמים ואינם מצומדים לחלבון G, כגון הקולטן לאדיפונקטין (ADIPOR1 ו-ADIPOR2), ולכן אינם שייכים למשפחת חלבונים זו.
המבנה של הקולטן המצומד לחלבון G מאורגן במבנה שלישוני שמזכיר בצורתו חבית, ולו חלל שנכנס לממברנה ובו נקשר הליגנד. כאשר אגוניסט נקשר לקולטן יש שינוי בכיוון של האזורים הטראנס-מברנליים (TM). שינויים אלה מובילים לשינויים באזור התוך-תאי, וכך לחשיפה של אזורים שהכרחיים להעברת האות, כלומר לאזורים שקושרים את חלבון ה-G.
הקצה הקרבוקסילי מכיל שיירי סרין ותראונין רבים. שיירים אלה יכולים להיות מזורחנים, ובכך לגרום להפסקת פעילות הקולטן, תהליך שמכונה דה-סנטיסיזציה. כמו כן שיירי סרין ותראונין מזורחנים יכולים לשמש כאתר קישור לארסטין, שפועל אף הוא להפסקת פעילות הקולטן וכן להכנסה של הקולטן באנדוציטוזה וכך להפסקה סופית של פעילותו.
המבנים הראשונים של קולטנים המצומדים לחלבון G התבססו על דמיון חלקי בין הקולטנים הללו לרודופסין שמקורו בחיידקים (bacteriorhodopsin). המבנה הראשון ממשפחת חלבונים זו שמבנהו פוענח ומקורו ביונקים הוא רודופסין שמקורו פרי, והוא פוענח בשנת 2000. מבנה זה היה שונה ממבנה הרודופסין שמקורו מחיידקים, בעיקר בכיוון של סלילי האלפא. ב-2007, פוענח המבנה של הקולטן ה-β2 אדרנרגי ממקור אנושי ששייך למשפחת חלבונים זו, ממצא שלימים זיכה את בריאן קובילקה בפרס נובל לכימיה לשנת 2012.
מנגנון.
הקולטן נמצא בשיווי משקל בין שני מצבים ביופיזיים: פעיל ולא פעיל. קשירת ליגנד לקולטן יכולה להטות את שיווי המשקל. כאשר נקשר ליגנד שהוא אגוניסט, לקולטן המצומד לחלבון G, שנקשרים לרוב באזורים הטראנס-ממברנליים (TM), הוא גורם לשינוי קונפורמציה בו. נוסף על אגוניסטים, קיימים ליגנדים שהם אגוניסטים הפוכים, שגורמים לפעילות מופחתת של חלבוני ה-G, וכן אנטגוניסטים שמפריעים לקישור של שני סוגי הליגנדים האחרים.
שינוי הקונפורמציה כתוצאה מקשירה של אגוניסט מאפשר קישור לחלבון G, ובשל פעילות הקולטן כ-GEF, נוצר שינוי מבני בחלבון ה-G, וכך משוחררת מולקולת GDP, ומתפנה אתר הקישור למולקולת GTP וכך חלבון ה-G מופעל. חלבון ה-G המופעל מתנתק מהקולטן, ומגביר את האות על ידי שינוי הפעילות של חלבונים תאיים אחרים. החלבונים שיושפעו בהמשך תלויים בסוג חלבון ה-G שהקולטן משפעל. הקולטנים המצומדים לחלבון G מפעילים או משתיקים פעמים רבות קינאזות או שליחים שניוניים אחרים שמגבירים את האות.
מעגל התחלת והפסקת פעילות חלבון ה-G.
כאשר הקולטן במצב הלא פעיל שלו, חלבון ה-G, המורכב משלוש תת-יחידות, α, β ו-γ, קשור ל-GDP בתת-היחידה ה-α (מכונה גם Gα), ונמצא במצב לא פעיל. כאשר הקולטן מופעל פעילות ה-GEF שלו מופעלת וגורמת לתת-היחידה α של חלבון ה-G לשחרר את ה-GDP. עתה, כיוון שיש יותר GTP בציטופלזמה ביחס ל-GDP, תת-היחידה α קושרת GTP, וע"י שינוי הקונפורמציה הנגרם עקב כך חלבון ה-G ניתק מהקולטן.
קיימות גישות שונות בעניין הקישור בין תת-היחידות של חלבוני ה-G לאחר הפעלתם. המודל הקלאסי מציע שתת-היחידה Gα ניתקת מתתי-היחידות Gβγ. Gα ו-Gβγ מפעילים מסלולים שונים. לעומת זאת, ממצאים אחרים מצביעים על פעילות של חלבון ה-G גם ללא ניתוק של תתי-היחידות. מודל שנוצר בעקבות ממצא זה גורס שאין הכרח בניתוק של תתי-היחידות אלה מאלה. המיקום של תת-היחידות של חלבון ה-G בתא מוגבל בשל מודיפיקציות ליפידיות ובשל אינטראקציות לא-קוולנטיות שלהם עם ממברנת התא הגורמים לתתי-היחידות להישאר מצומדות לקרום התא. עם זאת, תתי־היחידות של חלבוני ה-G יכולים להנתק ממברנת התא ולעבור לאזורים אחרים בתא.
כיוון שלתת-יחידה α פעילות איטית של GTPase, בסופו של דבר החלבון חוזר למצבו הלא פעיל. פעילות זו של GTPase מואצת לעיתים קרובות באמצעות משפחה של חלבונים שמכונה חלבונים משפעלי GTPase (GAP, Regulator of G protein signalling או RGS). בנוסף, חלק מהחלבונים שמשופעלים באמצעות חלבוני ה-G הם בעצמם בעלי פעילות של GAP, ולכן תורמים להפסקה מהירה של מסלול העברת האות.
הקולטנים שמופעלים על ידי חלבוני ה-G לרוב ספציפיים לחלבון ה-G המסוים שהופעל, דבר שקשור ללולאות התוך-תאיות של הקולטן ולמבנה הראשוני והשלישוני של הקולטן. הקישור של הליגנד בצד החוץ תאי גורם לקונפורמציה שמאפשרת קישור של חלבון G מסוים, חלבון זה קובע את הפעילות של חלבונים בהמשך השרשרת.
בקרה והפסקת פעילות הקולטן.