tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
חלב קוקוס מהווה תחליף חלב או שמנת בבישול, מצוי בשימוש נרחב בבישול התאילנדי וההודי.
חלב קוקוס הוא רכיב משמעותי גם במטבח האינדוזי.
לעיתים מוסיפים לחלב קוקוס חומרים מסמיכים.
במוצרי חלב קוקוס המיובאים לישראל יש יבואנים הנמנעים מהשימוש במושג "חלב קוקוס" מחשש שייחשב למאכל חלבי, ומשווקים את המוצרים בשמות "נוזל קוקוס".
קיים מונח דומה, "מי קוקוס" , שמתייחס לנוזל השקוף הנמצא בלב אגוז הקוקוס.
חלבון ממברנה אינטגרלי, או חלבון ממברנלי אינטגרלי הוא מולקולת חלבון (או מספר חלבונים הנמצאים בקומפלקס מסוים) אשר מעוגנת לממברנה ביולוגית בקשרים חזקים ויציבים.
את חלבונים אלו ניתן לבודד מממברנה בעזרת מולקולות ייחודיות המתחרות על האינטראקציות ההידרופוביות של החלבון בסביבתו הנטיבית, כמו דטרגנט דוגמת SDS, ממסים לא פולריים, או על ידי ריאגנטים דנטורטיביים.
חלבוני ממברנה אינטגרליים מהווים חלק יחסי גדול מסך החלבונים המקודדים בגנום.
נכון לשנת 2009, ידועים ברזולוציה אטומית המבנים התלת־ממדיים של כ-160 חלבונים אינטגרליים על סמך קריסטלוגרפיה בקרני X או על סמך מיפוי בעזרת תהודה מגנטית (NMR).
החלבונים האינטגרליים הם לא יציבים מרחבית בסביבת העבודה הנדרשת לצורכי מיצוי החלבון וגיבושו, ולכן הקושי הגדול בקביעת המבנה המרחבי.
על מנת לבצע בדיקות אלו מופרד החלבון האינטגרלי מהממברנה ההידרופובית שבה הוא מקובע, תהליך שפוגע במבנה הנטיבי של החלבון בצורה שמקשה על קביעת המבנה הנכון (קישור: קיפול חלבונים).
אבל המבנים המרחביים של האתרים הפעילים החשופים לסביבה המימית של חלבונים אינטגרליים רבים ידועים, ונמצאים במאגר המידע העולמי לחלבונים .
חלבונים אינטגרליים מתחלקים לשתי קבוצות לפי אופי הקישור לממברנה:
חלבונים טראנסממברנליים; חלבון חוצה ממברנה.
יוצר באינטראקציות עם שתי שכבות הממברנה הליפידיות (bilayer interactions).
חלבון אינטגרלי monotopic; חלבון לא חוצה ממברנה.
יוצר אינטראקציות עם שכבה ליפידית אחת (monolayer interactions).
חלבונים אינטגרליים חוצי ממברנה (Transmembrane)
הסוג הנפוץ ביותר של חלבוני ממברנה אינטגרלים הם חלבונים טראנסממברנלים (TM), שחוצים את רוחבה של הממברנה הביולוגית בצורה רציפה.
החל מהמבנה הפשוט ביותר של רצפטור מסוג שרשרת פוליפטידית שחוצה את הממברנה הדו שכבתית פעם אחת, עד למבנה מורכב שחוצה את הממברנה מספר רב של פעמים.
לדוגמה; אדנילט ציקלאז חוצה ממברנה 12 פעם, חלבון G ממשפחת חוצי ממברנה 7 פעמים.
חלבונים טראנסממברנלים יכולים מקוטלגים ל-Type I, שנמצאים באוריינטציה כזו שהקצה האמיני טרמינלי פונה לצד החיצוני של הממברנה, או Type II, שהקצה הקרבוקסילי טרמינלי פונה לצד החיצוני של הממברנה.
חלבונים אינטגרלים לא חוצי ממברנה (Monotopic)
חלבונים שנמצאים באינטראקציות חלשות ביחס לאינטראקציות של חלבונים טראנסממסרנלים לממברנה הביולוגית שאליה הם מחוברים.
הקישור לממברנה מתרחש בצורה ישירה דרך שרשראות פפטידיות אמפיפטיות עם שכבת ליפידים אחת בממברנה (monolayer interaction).
האתר הפעיל של חלבון שכזה פונה לאזור פריפראלי חיצוני אחד של הממברנה הליפידית הדו שכבתית.
מנגנון פעולה: בדרך כלל קישור הליגנד גורר להשראה מבנית בחלבון שגורמת לשינוי אוריינטציה בממברנה לפי מנגנון פליפ-פלופ.
בצידה השני יש שחרור, באופן אקטיבי (שחרור דורש מטבע אנרגיה) או פסיבי (שחרור בגלל מפל ריכוזים), שינוי מבני נוסף ורגנרציה של החלבון לצד השני של הממברנה שוב פעם (יכול להיות מלווה בקישור של מולקולה אחרת).
בדומה לחלבונים אינטגרלים טראנסממבנלים, התפלגות החלבונים הללו תהיה בין הפרקציות הלא מסיסות במים (אופי הידרופובי) בעיקר, אך בנוסף, בין הפרקציות המסיסות במים (אופי הידרופילי) בתהליכי המיצוי של חלבונים.
ההתפלגות תלויה בחוזק האינטראקציות וסוגן עם הממברנה, ותהליכי ההפקה מהווים פקטור.
הרבגוניות הביולוגית הרחבה של חלבונים אלו מהווה הכרח לקיום חיים.
השונות בין תתי-משפחות התפתחה בגלל הצורך לבצע תפקידים שונים ומגוונים תחת תנאים סביבתיים שונים.
התפלגות החלבונים האינטגרליים בממברנה מקנה לה את תכונותיה הפונקציונליות השונות.
כמו שציינו לעיל, חלבונים אילו מהווים חלק יחסי גדול מסך החלבונים המקודדים על ידי הגנום התאי, ועל כן לתא יש יכולת לשנות באופן אקטיבי את יחסי החלבונים השונים הקשורים לממברנה בהתאם לדרישות המטבוליזם שלו.
דוגמאות לתתי משפחות של חלבוני ממברנה אינטגרלים: נשאים, תעלות ממברנליות, חלבונים ממברנלים בעלי פעילות אנזימטית, קולטנים.
מעבר סיגנל באמצעות קולטן ממברנלי
סוגים שונים של חלבוני היצמדות (adhesion)
חלבוני ממברנה פריפיריאליים (Peripheral membrane proteins) הם חלבונים שנמצאים באינטראקציות זמניות עם קרום התא (ממברנה) שאליו הם מחוברים.
חלבונים אלה קשורים לחלבונים האינטגרלים בממברנה או חודרים לאזורים הפריפראלים של קרום התא.
חלבוני קרום פריפריאליים משמשים פעמים רבות לבקרה על קולטנים, תעלות וכיוצא באלה מבנים שיש על הממברנה.
חלבוני קרום משמשים לא רק לבקרה אלא גם ליצירת קשר בין אנזימים וממברנות.
האינטראקציות בין חלבונים פריפריאליים לממברנה יכולות להיות ישירות עם הממברנה או דרך אינטראקציות שניוניות עם דרך חלבונים קושרים.
הקישור של חלבונים לממברנה עלולה לערב שינויים רחבים במבנה השלישוני של החלבון.
שינויים אלו יכולים לבוא לידי ביטוי בקיפול מרחבי שונה של החלבון או ארגון מחדש של האזור הממברנלי שבצמוד לאזור הקשירה או שניהם גם יחד.
קישורים אלה חשובים לחלק מן החלבונים על מנת לבצע את התפקיד הביולוגי שלהם.
זה כולל עיבוד אנזימטי לליפידים ולמולקולות הידרופוביות, עיגון לממברנה, והיכולת קישור והעברה של מולקולות קטנות לא פולריות בין ממברנות שונות.
חלבונים אלו מעוגנים לממברנה כתוצאה מאינטראקציות הידרופוביות בין הממברנה ושיירים לא פולרים חשופים הפני השטח של החלבון, על ידי קשרים ספציפיים לא קוולנטים עם ליפידים רגולטורים, או דרך חיבור קוולנטי לעוגן ליפידי.
הוכח שהזיקה בקישור לממברנה של חלבוני ממברנה פריפריאליים רבים תלויה בספציפיות של הרכב הליפידים בממברנה שאיתה הם נמצאים האינטראקציה.
קישור על ידי אינטראקציות הידרופוביות, לא ספציפי
חלבונים פריפריאלים בעלי תכונות אמפיפטיות (amphitropic proteins), נמצאים במגע עם הממברנה הליפידית על ידי מגוון מולקולות מעגנות (hydrophobic anchor structures).
לדוגמה מבני אלפא הליקס, שיוצרים מבני לולאות שניוניים, מודיפיקציות לאחר התרגום על שייר כמו אצטילציה או ליפולציה, שרשרת אציל בעלת קשרים ספציפיים לליפידים בקרתיים.
אינטראקציות הידרופוביות אלו הוכחו כחשובות אפילו לפפטידים וחלבונים בעלי אופי הידרופילי/קטיוני (מולקולות טעונות חיובי) גדול, רק בנוכחות הקישור הספציפי שלהם לממברנה.
קישור על ידי אינטראקציות קוולנטיות לליפידים, לא ספציפי
חלבונים בעלי מולקולה קושרת ליפידית יוצרים אינטראקציות קוולנטיות חזקות בצד הפונה לתוך התא, הסביבה הציטופלסמתית, עם השרשראות הפחמניות של חומצות שומן ספציפיות.
בפני השטח של התא, בצד המנוגד אינטראקציות הקוולנטיות עם חומצות שומן אחרות (glycosylphosphatidylinositol (GPI) and cholesterol).
חלבונים הקשורים לממברנה על ידי אינטראקציות עם שיירים שעבר התמרה של קבוצת אציל (אצטילציה) יכולים עבור דיסוציאציה (שחרור) הפיכה מהממברנה.
תהליך זה מתרחש בתת-יחידה בטא של חלבון G.
קישור על ידי אינטראקציות קוולנטיות, ספציפי לחלבון-ליפיד
ישנם חלבונים ציטופלסמתים שדורשים קישור לממברנה ספציפית תוך תאית ששם יש סוגי ליפידים ייחודיים.
הקישור הזה מכוון על ידי מבנה בחלבון, הדומה לאתר פעיל, שספציפי לקישור של ראש הליפיד.
זוהי אינטראקציה ספציפית קלאסית בין חלבון לסובסטרט, שמיוצבת בקשרי מימן, קשרי ואן דר ואלס ואינטראקציות הידרופוביות בין החלבון לליגנד.
קומפלקסים שכאלו מיוצבים בנוסף גם על ידי יצירת גשרי מלח בין שיירי אספרטט לשיירי גלוטמאט של החלבון והפוספטים של הליפיד עם יוני סידן.
קשרים יונים שכאלו יציבים ומתרחשים כאשר הקישור הראשוני בין החלבון ליון בתמיסה.
קישור על ידי אינטראקציות אלקטרוסטטיות, ספציפי לחלבון ללפיד
כל חלבון הטעון במטען חיובי יימשך למטען שלילי על גבי הממברנה, אינטראקציות לא ספציפיות.
אבל, לא כל החלבונים הפריפריאלים הם טעונים חיובית, ובנוסף רק צד אחד של הממברנה בעל מטען שלילי.
זה כולל את הצד הציטופלסמתי (הפנימי) של הממברנה הציטופלסמתית, צד החיצוני של הממברנה המיטוכונדריאלית והממברנה החיצונית בחיידקי גראם שלילי.
לכן, אינטראקציות חלשות/אלקטרוסטטיות בעלות תפקיד חשוב בנוגע בהבאת החלבון ליעדו וכן ליצור קשרים ספציפיים של חלבון לליפיד (membrane targeting).
החדירות והאורינטציה המרחבית של חלבונים פריפריאליים בעלי תכונות אמפיפטיות (amphitropic proteins) נלמדים בטכניקות רבות כמו: קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן, טכניקות ספקטרופוטומטריות מגוונות: פלואורסצנציה, NMR וכדומה.
חלבונים אלו אופיינו כבעלי מולקולה מעגנת הידרופובית שחודרת את הממברנה ונקשרות לשרשראות הפחמניות ההידרופוביות של הליפיד.
הקישור בדרך כלל, תגובה אקסותרמית ומועדפת מבחינה תרמודינמית.
חדירות דומה מתקבלת כאשר לחלבון מבנים שניוניים (אלפא הליקס בעלי תכונות אמפיפטיות).
אופיינו חלבונים נוספים מסיסים ללא שיירים הידרופובים חשופים או מולקולת עוגן הידרופובית כל שהיא.
לכן, אין את האפשרות לחדור לממברנה הליפידית והם יישארו ממסיסים בתמיסה.
האינטראקציות של חלבונים כאלו עם הממברנה בעיקר אלקטרוסטטיות.
חלבון טראנסממברנלי הוא חלבון החוצה את הממברנה הביולוגית לרוחבה.
חלבון טראנסממברנלי מיוצב על ידי אינטראקציות עם שתי שכבות הממברנה bilayer interactions.
קיימים שני סוגי בסיסיים של חלבונים טראנסממברנלים:
חלבוני אלפא הליקס; נמצאים בכל סוגי הממברנות הביולוגיות, כולל הקרום החיצוני בחיידקים גראם-שליליים.
זוהי קטגוריה עיקרית במשפחת החלבונים הטראנסממברנלים.
חלבוני משטחי בטא; נמצאים בקרום החיצוני של חיידקים גראם-שליליים ובדופן התא של חיידקים גראם-חיוביים.
קיפול חלבונים טראנסממברנלים כפונקציה של יציבות תרמודינמית
יציבות של סלילי אלפא טראנסמבברנליים
חלבונים טראנסממברנלים מטיפוס אלפא הליקס הוכחו כמבנים יציבים בתנאי טמפרטורות דנטורטיבים, משום שהם לא נפתחים באופן מלא כשהם בתוך הממברנה.
היציבות הגדולה נובעת מפוטנציאל קשרי מימן כתוצאה מהמבנה הספציפי של האלפא הליקס.
יציבותם הגדולה בשלבים פרו פעילים מאוחרים יכול להוות מגבלה לחלבונים רגישים בשלב ההתכנסות למבנה השלישוני בממברנה ויכולים בקלות להתקפל בצורה שגויה (misfold) עקב יצירת קשרים לא נכונים.
יציבות של משטחי בטא טראנסמבברנליים
היציבות של משטחי בטא טראנסממברנלים מושגת בדומה ליציבות של חלבונים מסיסים.
הקיפול המקורי במערכת פיזיולוגית מזורז על ידי חלבונים מסיסים בשם שפרונים, שמיצבים את החלבון בסביבה המימית ומונעים ממנו לעבור אגרגציה.
סווג למשפחות על פי פונקצינליות ותכונות מבניות
קולטנים טראנסממברנלים הם חלבונים ממברנליים אינטגרלים, שמתפקדים ומעוגנים בממברנה הציטופלסמתית.
קשירת מולקולת איתות בצד אחד של הממברנה תגרום להתחלת תגובה בצידה השני שלה.
באופן זה, לרצפטורים טראנסממברנלים תפקיד חיוני וייחודי בתקשורת בין-תאית והעברת אותות.
הרבה קולטנים טראנסממברנלים מורכבים מכמה תתי-יחידה (אוליגופפטידים) שמתפקדים באופן שיתופי מסוכרן ומבוקר (קולקטיבי), ובעקבות קישור מסוג ליגנד יש אפשרות אקטיבציה או דהאקטיבציה של המבנה שמשמעה הגברה של האיתות.
הסיווג בדרך כלל על בסיס המבנה המולקולרי שלהם, או לרוב, על סמך פונקציונליות ומיקום ממברנלי.
הקושי הגדול בקביעת המבנה המרחבי של חלבונים אינטגרליים טמון באי יציבות מרחבית בסביבת העבודה הנדרשת לצורכי מיצוי החלבון וגיבושו.
על מנת לבצע בדיקות של המבנה המרחבי, יש להפריד את החלבון מהממברנה ההידרופובית שבה הוא מקובע.
תהליך ההפרדה פוגע במבנה המקורי של החלבון ומקשה על קביעת המבנה המרחבי הנכון הקובע את קיפול החלבונים הנכון.
החל מהמבנה הפשוט ביותר של רצפטור מסוג שרשרת פוליפטידית שחוצה את הממברנה הדו שכבתית באופן חד-פעמי, ועד למבנה מורכב שחוצה את הממברנה מספר רב של פעמים, כגון, משפחת חלבוני G החוצים את הממברנה שבע פעמים.
פורינים הם חלבונים טראנסממברנלים מטיפוס , מהווים כמעין מערכת נקבים בממברנה הביולוגית המאפשרים מעבר חופשי יחסית של מולקולות בדיפוזיה.
בניגוד לחלבוני טרנספורט ממברנליים אחרים, פורינים הם חלבונים גדולים דיים כדי לאפשר דרכם דיפוזיה פסיבית.
הסלקציה בדרך כלל על פי גודל המולקולות.
פורינים בנויים ממשטחי בטא, הערוכים בסידור מרחבי אנטי-מקבילי ויוצרים מבנה צינורי הנקרא beta barrel proteins ("חבית בטא").
רצף חומצות האמינו במשטחי הבטא של פורין מאופיין בחזרתיות של שיירים פולריים (קוטביים/בעלי מטען) ולא-פולריים של חומצות אמינו בשרשרת.
סידור זה גורם ליצירת מבנה אמפיפטי, כלומר, צד אחד של משטח הבטא הוא הידרופובי והצד השני הידרופילי.
השיירים הלא פולריים (הידרופוביים) פונים כלפי חוץ ויוצרים אינטראקציות עם החלק הליפידי (גם כן לא פולרי) של הממברנה, בעוד שהשיירים הפולריים (הידרופיליים) פונים כלפי פנים מבנה החבית ויוצרים בכך תווך הידרופילי, המאפשר את הדיפוזיה דרך הממברנה.
יוניפורטר הוא חלבון טראנסממברנלי אינטגרלי שמעורב בדיפוזיה מסייעת של סוג חומר יחיד, כגון הטרנספורטר של ATP.
חלבונים יכולים לתפקד הן כנשאים (חלבון אינטגרלי monotopic; חלבון לא חוצה ממברנה) והן בתעלות טראנסממברנליות.
ההעברה מתבצעת בדיפוזיה לפי מפל הריכוזים או נגד מפל הריכוזים.
פתיחת התעלה נעשית בהתאם לפונקציונליות שלה, לפי איתותי מתח, איתותי לחץ הידרוסטטי, קישור ליגאנד.
משאבות מובילות באופן פעיל מולקולות או יונים דרך הממברנה הפוספוליפידית בעזרת האנרגיה שהן רותמות לתהליך.
כאשר המשאבות מנצלות בצורה ישירה אנרגיה כימית הגלומה במולקולות ATP מכונה פעולתן הובלה פעילה ראשונית.
דוגמה להעברה פעילה ראשונית: משאבת 3Na+/2K+ ATPase (משאבת נתרן-אשלגן).
משאבות המשתמשות באופן עקיף באנרגיה כימית, בעזרת האנרגיה הגלומה במפל ריכוזים של יון שנוצר קודם לכן בהובלה פעילה ראשונית, מתבצעת הובלה פעילה שניונית:
מערכת אנטיפורטר מעורבת בהובלה פעילה שניונית של שתי מולקולות או יונים שונים או יותר, דרך הממברנה הפוספוליפידית, כגון, הממברנה הציטופלסמטית בכיוונים מנוגדים.
מערכת סימפורטר מעורבת בהובלה פעילה שניונית של שניים (או יותר) מולקולות שונות או יונים דרך הממברנה הפוספוליפידית כמו הממברנה הציטופלסמטית בכיוונים זהים.
דוגמה למערכת סימפורטר; משאבת -Na+/K+/2Cl
חלבונים טראנסממברנלים כחלק ממסלול מטבולי רב שלבי ליצירת ATP
פוספורילציה אוקסידטיבית היא מסלול מטבולי שמנצל אנרגיה שמשתחררת מחמצון מולקולות אורגניות ליצירת מולקולת ATP.
המסלול הוא שמור מבחינה אבולוציונית בגלל היעילות הגבוהה לאחסון אנרגיה, ביחס למסלולים אלטרנטיביים להפקת אנרגיה ללא נוכחות חמצן (תהליכי תסיסה) כמו הגליקוליזה.
משפחת אנזימים בשם ATP סינתאז הם אנזימים טראנסממברנלים בעלי פעילות קטליטית כיוונית, ומזרזים יצירת מולקולה אורגנית עתירת אנרגיה בשם ATP תוך ניצול צורת אנרגיה שניונית (גראדינט פרוטונים (PMF)) שנוצרת בין תווך ממברנלי:
בכלורופלסט – מחלל הלומן לחלל הסטרומה.
במיטוכונדריה – מחלל הממברנה הפנימית לחלל המטריקס.
חלבון (בלועזית: פרוטאין, מיוונית – πρώτειος, פְּרוֹטַאִיוֹס – "ראשוני") הוא תרכובת אורגנית גדולה ומורכבת יחסית, הבנויה משרשרת מקופלת של חומצות אמיניות הקשורות ביניהן בקשרים פפטידיים בין הקבוצה הקרבוקסילית של החומצה האמינית לקבוצה האמינית של החומצה השנייה.
בסך הכול יש 20 חומצות אמינו סטנדרטיות שבונות חלבונים בגוף האדם.
החלבונים נמנים עם התרכובות החשובות ביותר המרכיבות את האורגניזם, והם מצויים בכל תא חי.
הם יוצרים אינטראקציות עם מולקולות מסוגים שונים, כגון חלבונים אחרים, ליפידים, פחמימות, ו-DNA.
רצף חומצות האמינו בחלבון נקבע על ידי רצף הנוקליאוטידים בגן (מקטעי DNA או RNA) המכיל את המידע להרכבתו.
מכלול תכונותיו של האורגניזם נקבע על ידי ההתקשרויות הכימיות של חלבון אחד עם אחר.
לחלבונים מבנה תלת-ממדי מורכב ביותר המכתיב את תפקידם ופעילותם בגוף החי.
החלבונים התגלו לראשונה על ידי ינס יאקוב ברצליוס ב-1838 והוא כינה אותם בשמם.
אף-על-פי-כן, תפקידם המרכזי של החלבונים באורגניזמים חיים לא הוערך במלואו עד 1926, כאשר ג'יימס סאמנר הראה כי האנזים אוראז הוא חלבון.
באשר לכתיב הכימי, הסיבה לכך שבדרך כלל אין נוסחאות שלד (Structural Formula) דו-ממדיות לחלבונים היא בשל גודלם הרב יחסית למולקולות שכן נפוץ לתאר כך.
לפני גילוי ה-DNA, נחשב החלבון בטעות לחומר התורשתי שעובר מההורים לצאצאיהם, ושעל פיו מתפתחים התאים וכל חלקי הגוף.
רוב החלבונים משתייכים לאחת משתי קבוצות עיקריות:
מבניים: אלו הם החלבונים שמרכיבים את התא, אברוניו, וחלק ממבני הגוף, לדוגמה:
העור מורכב ברובו (כ-75%) מהחלבון קולגן.
הפרווה והשיער מורכבים ברובם מקרטין, חלבון טבעי המופיע אצל יונקים.
משי (אשר מייצר טוואי המשי) וקורי עכביש שניהם חלבונים טהורים, הבנויים ממשטחי בטא.
מכווצים: בעלי יכולת לייצר תנועה.
חלבונים אלו, כגון מיוזין ואקטין, מצויים בשרירים.
בקרום התא (ממברנת התא) קיימים מגוון נשאים, תעלות ומשאבות שנעים דרך קרום התא ובנויים מחלבונים.
תפקודיים: אלו הם החלבונים שממלאים את כל התפקידים בגוף, ומתחלקים לתתי-קבוצות:
מגנים: חלבונים אלו מהווים את הנוגדנים של מערכת החיסון.
ההמוגלובין הוא חלבון, נמצא בכדוריות דם אדומות, הוא קושר חמצן מהריאות ומעביר אותו לתאי הגוף, ונושא 23% מהפחמן הדו-חמצני מתאי הגוף אל הריאות.
שליחים: משמשים להעברת אותות מתא לתא; הורמונים (כגון אינסולין), מוליכים עצביים (נוירוטרנסמיטרים, כגון גלוטמאט) וציטוקינים הם חלבונים שליחים (יוצא דופן מבחינה זו הוא גלוטמאט, שהוא חומצת אמינו בודדת, כלומר אחת מאבני הבניין המשמשות להרכבת חלבונים).
אנזימים: משמשים כזרזים של תגובות כימיות בגוף.
תפקוד החלבון תלוי מאוד בחוזקת המבנה שלו.
מבנה זה מתקבל על ידי המערך המדויק של חומצות האמינו המרכיבות אותו.
מרבית החלבונים מתקפלים במרחב לצורה תלת-ממדית, כתוצאה מקשרים כימיים בין חומצות האמינו השונות.
כמו כן, קיימים גם מתחמים בקיפול חלבון אשר מהווים חלוקה נוספת של החלבונים.
אלה הם יחידות פוליפפטידיות המתקפלות באופן עצמאי, ללא קשר לקונטקסט החלבוני בו הן נמצאות.
למרבית המתחמים חשיבות פונקציונלית או מבנית לתפקוד החלבון.
כמו כן, למתחמים בקיפול חלבון יש חשיבות רבה בתיווך אינטראקציות בין חלבונים.
את מבנה החלבון מחלקים לארבע רמות בסיסיות:
מבנה ראשוני: זהו מבנה קווי פשוט, הבנוי אך ורק מהקשר הפפטידי בין חומצות האמינו, ומקשרים די סולפידים.
לכל חלבון יש מבנה ראשוני, המוגדר על ידי סדרת הזוויות הדו-מישוריות לאורך השרשרת.
הפרעות מרחביות הדדיות בין חומצות אמינו שכנות מאלצות את מרבית הזוויות בחלבון לתחומים זוויתיים מוגבלים, המיוצגים בדיאגרמת ראמהצ'אנדרן.
מבנה שניוני: במבנה מיוחד זה נוצרים קשרי מימן בין חומצות אמינו מסוימות (רק חלק מחומצות האמינו מאפשרות מבנה שניוני) הגורמים לשינוי מרחבי המקפל את החלבון לאחת משתי צורות עיקריות: סליל אלפא או משטח בטא.
סליל אלפא: מבנה זה נוצר כאשר חומצות אמינו יוצרות קשרי מימן עם חומצות אמינו במרחק 3.6 שיירים מהן.
קשרים אלו מקפלים את החלבון ב-100 מעלות לכיוון שמאל, רוב החלבונים שנמצאו מקופלים ימינה (כך יש פחות הפרעה סטרית, ראו גם: סטריאוכימיה, כיראליות) וכך נוצר מבנה ספירלי דחוס שבתוכו אין כמעט חלל פנוי.
קבוצות ה-R של החומצות פונות כלפי חוץ בסליל אלפא.
בממוצע כשליש מכל חומצות האמינו בחלבונים נמצאות בסלילי אלפא.
משטח בטא: מבנה זה נוצר כאשר שתי שרשרות פוליפפטידיות או יותר נצמדות זה לזה באמצעות קשרי מימן, ויוצרות מבנה דמוי משטח.
למבנה זה שני אופנים: מקבילי (פרללי) ואנטי-מקבילי (אנטי-פרללי).
במבנה מקבילי, כיוון השרשרות הפוליפפטידיות זהה בשרשרות השונות: קצה אמיני בסמוך לאמיני וקצה קרבוקסילי בסמוך לקרבוקסילי.
במבנה אנטי-מקבילי, כיוון השרשרות הצמודות הפוך: קצה אמיני בסמוך לקצה קרבוקסילי וקצה קרבוקסילי בסמוך לאמיני.
במבנה האנטי-מקבילי קשרי המימן קצרים יותר ולכן זהו מבנה חזק יותר בהשוואה למקבילי.
בממוצע, כרבע מכל חומצות האמינו בחלבונים נמצאות במשטח בטא.
קיימים מספר מבנים שניוניים אחרים, אך אלו פחות נפוצים.
כמו כן, לעיתים מקטעי חלבון אינם מאמצים מבנה שניוני אלא מאמצים מבנה בלתי מאורגן (Disordered Region).
מבנה שלישוני: זהו המבנה התלת-ממדי הכולל שמקנה לחלבון את היכולת לבצע תפקיד ספציפי בתא.
הפרעה או פגם ביצירת מבנה זה יפגמו בהכרח בפעולת החלבון.
המבנה השלישוני נוצר ממספר סוגים של קשרים כימיים:
קשרי גופרית (S-S): קשרים קוולנטיים הנוצרים רק בנוכחות חומצת האמינו ציסטאין, המכילה אטום גופרית בקצה קבוצת ה-R.
קשרי S-S מכונים קשרים דיסולפידיים (מהמילה Sulphide, "גופרי").
קשרי מימן: קשרי מימן בין קבוצות ה-R של חומצות האמינו
קשרים יוניים: אלו הם קשרים בין יונים בעלי מטענים הפוכים זה מזה; מכונים גם גשרי מלח.
אפקט הידרופובי: חומצות אמינו שלהן קבוצת R הידרופובית (נדחית ממים) עשויות להיצמד יחדיו מתוך דחייה מהמים.
זה אינו קשר כימי אלא דחייה משותפת מאותו גורם.
מבנה רביעוני: מבנה זה הוא תוצאה של אינטראקציה בין לפחות שתי מולקולות חלבון, במצב זה ההתייחסות אל כל מולקולת חלבון היא כתת-יחידה של החלבון המורכב והיא משמשת כחלק מהקומפלקס החלבוני.
זהו מבנה מורכב שקיים רק בחלק מהחלבונים.
לחלבון במבנה זה יש משקל מולקולרי מאוד גבוה.
הקשרים הכימיים היוצרים את המבנה השלישוני עושים זאת גם במבנה הרביעוני.
המוגלובין הוא חלבון מוכר הבנוי במבנה רביעוני ולו 4 תתי-יחידות.
חלבונים במבנה הרביעוני מסתדרים במרחב בשתי צורות עיקריות:
כדוריים (גלובולאריים): צורתם מעוגלת והם מסיסים לרוב בתמיסות מימיות.
הם בדרך כלל חלבונים תפקודיים: אנזימים, חלבוני הובלה ועוד.
חלבונים אלו מורכבים ממספר מבנים שונים, משטחי בטא וסלילי אלפא.
סיביים: משמשים בעיקר כחלבוני מבנה בתאים, ובניגוד לכדוריים אינם מסיסים במים.
שינוי מרחבי (קונפורמרי) של מבנה החלבון הוא תהליך טבעי בגוף או כתוצאה מגורם סביבתי מחוץ לגוף, שבו משתנה המבנה המרחבי הטבעי של החלבון.
השינוי יכול להיגרם עקב שינויים בסביבה של החלבון, כגון עלייה בטמפרטורה, שינוי ברמת ה-pH (חומציות או בסיסיות), יצירת קשר גופרית, שינוי בריכוזי יונים, היקשרות לליגנד, נוכחות של חומרים שונים (למשל תרופות), וכדומה.
השינוי המרחבי מכתיב את התפקוד של החלבון, לפיכך, שינוי המבנה המרחבי של החלבון ישנה את תפקודו.
למשל, פפסין פעיל אך ורק ברמת pH חומצית כמו שבקיבה, אך אם תשונה הרמה מעבר לטווח התפקוד שלו, הוא כבר לא יהיה פעיל.
אומנם המבנה הראשוני (היינו, רצף חומצות האמינו) של החלבון מכתיב את המבנה שלו (למעט בנוסף ליצירת קשרי גופרית), אך השינוי הקונפורמרי נובע משינויים בגורמים הנ"ל.
שינויים אלו הם קטנים יחסית וזמניים, ובעיקר קורים באתרי קישור של החלבון, שם מתרחש עיקר תפקודו של החלבון.
חלבון יכול להיות בכמה מצבי קונפורמציה בזמנים שונים, ובכל אחד מהם יהיה לו תפקוד שונה.
חלק מהתרופות תפקידן להיקשר לאתרי הקישור של החלבון, אך ללא יכולת התנתקות בשונה מליגנד, ואז משתנה מעט מבנה החלבון, והוא אינו פעיל יותר.
חלבונים לא מסודרים הם חלבונים או אזורים בתוך חלבונים אשר אינם מקפלים עצמם למבנה תלת־ממדי יציב ומוגדר.
בניגוד לחלבונים מקופלים, שלהם מבנה מרחבי קבוע הקשור ישירות לתפקודם, חלבונים לא מסודרים מצויים במצב דינמי וגמיש, ותפקודם רגיש מאוד לסביבה בהם מצויים.
ניתן לסווג חלבונים אלו לשלושה סוגים:
חלבונים לא מסודרים מלאים – חלבונים שבהם כמעט כל השרשרת חסרת מבנה יציב.
אזורים לא מסודרים (IDRs) – מקטעים חסרי סדר בתוך חלבונים בעלי חלקים מקופלים.
מאפייני הכרה מולקולרית (MoRFs) – מקטעים קצרים שלא מקבלים מבנה יציב בפני עצמם, אך מתקפלים זמנית כאשר הם נקשרים למולקולת מטרה.
דֵּנָטוּרַצְיָה היא תהליך שבו משתנה המבנה המרחבי הטבעי של החלבון למצב מרחבי חסר תפקוד.
דנטורציה נגרמת מאותם גורמים הנ"ל אך כאשר הטווח הנורמלי יוצא מאיזון אם בצורה טבעית או בצורה מלאכותית, או בנוכחות קרינה, הגעה לפרוטאוזום כמוות חלבוני מתוכנן, הוספת מרקפטואתנול לתמיסת חלבון, ועוד.
דנטורציה גורמת לחלבון לאבד את תפקודו, כלומר, חלבון שאיבד את מבנהו המרחבי הטבעי לא יוכל לבצע את פעילותו עוד.
למשל: אנזים (חלבון פעולה שתפקידו לזרז תהליכים ביוכימיים) שנחשף לטמפרטורות שאינן בטווח הטמפרטורות האופטימלי עבורו, יעבור הרס של מבנהו המרחבי (דנטורציה), ועקב כך כבר לא יתאים במבנהו המרחבי לסובסטרט (המצע) שלו ולא יוכל לבצע את תפקידו.
אקסטרמופילים הם חיידקים אשר התפתחו במהלך האבולוציה, ומסוגלים לחיות בתנאים סביבתיים שליצורים אחרים יהיו קיצוניים מדי.
זאת הודות לשינוי ביוכימי במבנה החלבונים שמאפשר להם תפקוד ביולוגי תקין בסביבות חיים אלו.
החלבונים נבנים בתוך התאים על ידי הריבוזומים.
בתהליך היצירה של חלבונים, הקרוי תרגום, מתורגם המידע התורשתי המקודד ב-mRNA, שהוא בעצמו משועתק מה-DNA.
הגנים המרכיבים את ה-DNA הם, לפיכך, "תוכניות בנייה" לחלבונים.
ה-DNA מקודד ליצירת חלבונים באמצעות הקוד הגנטי, כך שכל שלושה נוקלאוטידים (אבני הבניין של ה-DNA) מקודדים לחומצה אמינית אחת (שלושה נוקלאוטידים המקודדים לחומצת אמינו מכונים יחדיו בשם קודון).
שרשרת קצרה של חומצות אמינו מכונה פפטיד; שרשרת ארוכה מכונה פוליפפטיד.
לאחר שמיוצר הפוליפפטיד בריבוזום, הוא מתקפל למבנה תלת-ממדי מורכב ברשתית התוך-פלזמית.
תהליך היצירה של חלבון מתחיל בגרעין התא.
בתחילה מופרדים שני גדילי הסליל הכפול של ה-DNA בעזרת אנזים.
על אחד הגדילים נבנה mRNA.
לאחר שהלה נוצר במלואו הוא נפלט לציטופלזמה ומוצמד לאחד מהריבוזומים בתא בעזרת rRNA.
הריבוזום מתחיל לקרוא את הקוד הגנטי שמכיל ה-mRNA.
כאשר הריבוזום מזהה את סוג החומצה האמינית הנחוצה לפי הקוד הגנטי, הוא מושך אליו tRNA הנושא חומצה אמינית מתאימה, ומוסיף אותה לשרשרת חומצות האמינות שכבר נוצרה.
כאשר ייווצר הקשר הבא בשרשרת החומצות האמיניות ישוחרר ה-tRNA לציטופלזמה כדי להיצמד לחומצה אמינית חדשה המתאימה לו.
כך נבנית השרשרת עד שהחלבון מושלם.
לאורך יצירת שרשרת חומצות האמינו משוחררים חלקים מושלמים מהשרשרת לציטופלזמה עד שכל החלבון המושלם משוחרר (לעת עתה במבנה ראשוני בלבד).
בקצותיו של ה-RNA השליח נמצאים קטעים שאינם מקודדים חומצות אמינו; תפקידם הוא לסמן את תחילתו וסופו של החלבון.
חומצות האמינו מסתדרות בדרכים שונות במבנה שניוני.
לאחר מכן מתבצע תהליך של קיפול למבנה שלישוני.
לבסוף, מבשיל החלבון ומקבל את צורתו הסופית שהיא המבנה הרביעוני.
לעיתים הבשלת החלבון כוללת גם קטיעה של מקטעים מסוימים שלו, הוספה של קבוצות כימיות כסוכרים, זרחה, קבוצות גופרית ושומנים.
כמו כן, לעיתים החלבון חובר לחלבונים אחרים, רצועות RNA או ליונים ליצירת קומפלקס חלבוני פעיל.
בעשורים האחרונים חלה התקדמות כבירה בהבנת המבנה המרחבי של חלבונים על ידי שיטות של גיבוש חלבונים והדמיית תהודה מגנטית במסגרת תחום מחקר הקרוי ביולוגיה מבנית.
המדע העוסק בחקר החלבונים, בפעילותם ובקשרי הגומלין ביניהם נקרא ביוכימיה.
להוציא סוגים מסוימים של RNA, רוב המולקולות הביולוגיות הן אינרטיות יחסית.
החלבונים הם אלה שאחראים לרוב הפעילות בתא, והתפקידים שלהם נקבעים ב-DNA.
חלבוני ממברנה – "תעלות", "משאבות"
חלבוני מבנה – לדוגמה: קרטין, קולגן (בונה סחוס)
חלבונים מתכווצים – בונים תאי שריר
חלק מההורמונים – חלבונים שמעבירים מסרים בגוף (מתא לתא)
נוגדנים – חלבונים ש"תוקפים" חומרים זרים
אנזימים – חלבונים המזרזים פירוק או בנייה של חומרים אחרים בתאים.
האנזימים מזרזים בכמה סדרי גודל את מהירות התגובות הכימיות שדרושות לקיום חיים.
ללא האנזימים תגובות אלה לא יקרו במהירות מספקת.
על פי רוב, האנזימים הם ספציפיים, והם מזרזים רק תגובה כימית אחת או שתיים.
הם מבצעים את רוב האינטראקציות שמעורבות במטבוליזם ופועלים על הדנ"א בתהליכים כגון שכפול, תיקון ושעתוק.
ישנם אנזימים שפועלים על חלבונים אחרים כדי להוסיף או להסיר קבוצות כימיות בתהליך שנקרא מודיפיקציה פוסט-תרגומית.
שיטות רבות ושונות משמשות לזיהוי נוכחות של חלבונים בתמיסה.
מכיוון שרוב החלבונים מסיסים במים, על מנת לזהות את נוכחותם בתמיסה יש לרוב צורך בריאגנט כימי (למשל ריאגנט ברדפורד) או ביולוגי (למשל נוגדנים) הנקשר אל מולקולות החלבון בתמיסה.
שיטה נוספת לזיהוי חלבונים בתמיסה היא ספקטרוסקופיית UV, המסתמכת על העובדה ששיירים בעלי טבעות ארומטיות בולעים קרינה אלקטרומגנטית בתחום האולטרה-סגול.
שיטות כאלו מאפשרות את זיהוי החלבון בתמיסה ואף מאפשרות קביעה מדויקת למדי של כמות החלבון בתמיסה; ואולם, תמיסות ממקור ביולוגי מכילות לרוב תערובת של סוגים שונים של חלבונים, ולכן קיימות שיטות רבות אף יותר להפרדת החלבונים השונים הקיימים בתמיסה.
המכנה המשותף לרוב השיטות הללו הוא שהן מתמקדות על מאפיין אחד של החלבון – למשל הנקודה האיזואלקטרית שלו, ומפרידות בין החלבונים על סמך מאפיין זה.
על בסיס זה קיימות שיטות רבות ושונות כמו כרומטוגרפיה לסוגיה (לצורך זה משמשים מכשירי ה-FPLC וה-HPLC), הפרדה באמצעות ג'ל (שיטות כגון SDS-PAGE, ג'ל פילטרציה וג'ל דו־ממדי), שיקוע באמצעות מלחים קלי-תמס (למשל אמוניום סולפט) ועוד רבות ושונות.
קיימות כיום שיטות מתקדמות יותר המאפשרות גילוי ובידוד של חלבון ספציפי, בהתבסס על שיטות אימונולוגיות.
שיטות אלו, אשר המשותף להם הוא השימוש בנוגדנים בעל ספציפיות לחלבון המבוקש, מאפשרות זיהוי פשוט ומהיר של החלבון המבוקש ברמת דיוק גבוהה; ואולם, חסרונן של שיטות אלו הוא עלותן הגבוהה (עקב העלות הדרושה להפקת נוגדנים) וכן העובדה שקשה להשתמש בהן על מנת להפריד את החלבון מהתמיסה.
בנוסף, התקדמויות בתחום ההנדסה הגנטית מאפשרות ליצור חלבון בעל אזורים מסוימים שיכולים לסייע בהפרדתו מהתמיסה (למשל הוספת 'תגיות' היסטידין אשר מאפשרות הפרדה באמצעות קולונת ניקל).
על מנת לאפיין לחלוטין חלבון, יש צורך לדעת מהו רצף חומצות האמינו שמרכיבות אותו, וכן מהו המבנה התלת-ממדי (מבנה שלישוני או רביעוני) שלו.
את רצף החלבון מגלים לרוב בשיטות גנטיות, מכיוון שהחלבון מיוצר בתאים על ידי תרגום ולכן פשוט יותר לקבוע את רצף הרנ"א השליח המקודד לו.
השיטה הרווחת ביותר לקביעת רצף החלבון מבוססת על חיתוך החלבון למקטעים קצרים (פפטידים), הפרדתם באמצעות תמיסה ולבסוף מדידת משקלם הגולמי באמצעות ספקטרומטר מסה.
ניתן לחזות את רצף חומצות האמינו של כל פפטיד ומסתו מראש על פי רצף ה־DNA או ה־RNA שעל פיו יוצר החלבון.
את המבנה מגלים לרוב בשיטות של קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן או תהודה מגנטית גרעינית; שיטות אלו מאפשרות ליצור תמונה תלת־ממדית של מבנה החלבון, באמצעות מיקום האטומים הבודדים המרכיבים אותו (תמונות אלו זמינות לקהל הרחב בפורמט PDB, ראשי תיבות של Protein Data Base, או מאגר המידע החלבוני).
רוב רובן של כ-4,000 המחלות התורשתיות הגנטיות הידועות לרפואה קשורות לתפקוד לקוי או להיעדר תפקוד של חלבון מסוים בגוף.
חשיבותם העצומה של החלבונים לחיים מודגשת באופן מצער באמצעות הנזק הרב העלול להיגרם לגוף עקב חוסר תפקודו של חלבון בודד; הדבר מראה כי אף על פי שבגוף פועלים עשרות אלפי חלבונים שונים, לכל אחד מהם תפקיד ספציפי ביותר והחלבונים האחרים אינם מסוגלים בדרך-כלל לחפות על חוסר תפקודו של חלבון מסוים.
במחלות גנטיות קיים פגם – מוטציה – ברצף הנוקלאוטידים שב-DNA.
השמטת חומצת אמינו מהשרשרת החלבונית
הפסקת קידוד הגן במקום בו התרחשה המוטציה, ועקב כך לייצור חלבון חלקי, קצר מהרגיל
עובדה זו מראה שבנוסף לחשיבותו של כל חלבון לתפקוד הגוף, קיימת גם חשיבות עליונה לכל חומצת אמינו בודדת בשרשרת המרכיבה את החלבון.
החלפה או היעדר של חומצה בודדת, אפילו בחלבונים המורכבים ממיליון חומצות אמינו בסך-הכול, יכולה לשבש לחלוטין את תפקוד החלבון.
כפי שהוסבר לעיל, הקיפול השלישוני של החלבונים, אשר מכתיב ברובו את תפקוד החלבון, תלוי בקשרים כימיים בין החומצות השונות; כשאחת החומצות המשתתפות בקשרים אלו לא קיימת, המבנה התלת-ממדי של החלבון נפגם, ועמו התפקוד.
בין המחלות התורשתיות הנגרמות עקב חלבונים פגומים ניתן למנות את אנמיה חרמשית, סיסטיק פיברוזיס, עיוורון צבעים, לבקנות, פנילקטונוריה ועוד.
בעשורים האחרונים התגלו חלבונים פגומים המסוגלים לגרום לחלבונים אחרים להפוך לפגומים.
חלבונים אלו, הקרויים פריונים, גורמים לכמה מחלות מוח קשות, שסופן תמיד מוות.
החלבון הוא חומר מזין חשוב לבריאות האדם ולרוב בעלי החיים, המספק את צורכי הגוף לחומצות אמינו.
לפי השנתון הסטטיסטי לישראל, בשנת 2006 כמחצית מכמות החלבון הגיע לישראלי הממוצע ממזונות צמחוניים והחצי השני הגיע ממזונות מן החי.
צריכה מספקת של חלבון חיונית לתהליכי בנייה, שימור וגדילה אופטימליים של הגוף, ובעיקר השרירים.
בעלי החיים ממחלקת היונקים (בהם האדם) לא מסוגלים לסנתז את כל חומצות האמינו הדרושות להם, ולכן נדרשים חלבונים בתזונה שלהם כדי לרכוש את החומצות שאין באפשרותם לסנתז – קרי חומצות אמיניות חיוניות.
מקורות מזון עשירים בחלבון הם קטניות, אגוזים, זרעים, בשר, דגים, ביצים, מוצרי חלב.
ישנן תשע חומצות אמיניות שהגוף אינו יודע לייצר בעצמו (חומצות אמינו חיוניות) ועל כן צריך לקבלן בתזונה.
חלבון מלא הוא מזון המכיל את כל תשע חומצות האמינו החיוניות, לרוב זהו מזון מן החי.
חלבון חסר הוא מזון שאין בו את כל התשע, בעיקר אלו מזונות מן הצומח.
כמות החלבונים הנדרשת בדיאטה משתנה לפי גיל, מין, משקל, רמת פעילות הגופנית, והמצב הבריאותי.
ההמלצה היומית (RDA) היא צריכה של 0.8 גרם חלבון ליום לכל קילוגרם משקל גוף.
לאנשים העוסקים בספורט ובפיתוח גוף מומלצת צריכה גבוהה יותר של חלבונים, בין 1.2 ל-1.7 גרם.
לתינוקות מומלץ לצרוך 2.2 גרם לכל קילוגרם.
דיאטה מערבית טיפוסית רוויה בחלבון מן החי.
גם הצמחונים והטבעונים צורכים כמויות סבירות של חלבון מן הצומח בעולם המפותח.
כתוצאה מזה סכנת במחסור בחלבון איננה קיימת כמעט בעולם המערבי למעט מצבי מחלה כמו אנורקסיה.
מחסור בחלבון מזוהה יותר עם רעב וקיים בעיקר בארצות העולם השלישי.
חסרים בחלבונים יכולים להוביל לתחושת עייפות, לפגיעה בקצב ההתפתחות הפיזית והמנטלית, לעמידות לאינסולין, לנשירת שיער, לאיבוד הפיגמנטים של השיער, לאיבוד ממסת השריר, לירידה בכושר שחלוף רקמות חלבוניות, לטמפרטורת גוף ירודה, לצמצום בייצור אנזימים והורמונים, לאי-סדירות הורמונלית, לאיבוד אלסטיות העור, לפגיעה במערכת החיסונית ובפוריות.
חוסר חמור יותר בחלבונים, כמו זה המתבטא בעת רעב המוני, הוא קטלני (כמו בתסמונת הקוושירקור).
תסמונת קוושירקור מתפתחת לרוב אצל תינוקות כתוצאה ממחסור בחלבון לאחר ההיגמלות מההנקה.
אם המחלה לא מטופלת, גוף האדם אינו מסוגל לטפל בזיהומים וכתוצאה מכך עשוי להידרדר מצבו ואף להגיע למוות.
צריכה מוגזמת של חלבונים נקשרה לבעיות הבריאותיות הבאות:
חלבונים מסוימים יכולים לעורר תגובות אלרגיות.
זאת משום שהמבנה של כל סוג חלבון שונה, כאשר חלק עשויים לעורר אלרגיות והשאר יתקבלו בלי בעיות.
יש הטוענים כי עודף של חלבונים עלול לגרום בטווח הארוך גם לפגיעה בתפקוד הכליות עקב עודף פעילות שלהן.
עם זאת, מטא-אנליזה שנערכה מצאה שאין לכך השפעה, למעט חריגים בעלי לקות שמונעת מהגוף לפנות את האמוניה שנוצרת מהתפרקות החלבון.
עודפי חלבון עשויים לגרום לדלדול העצם כיוון שעודף חומצות אמינו בדם מעלה את רמת ה-Ph בדם, ועל כן הגוף מוציא מהעצמות סידן בכדי לאזן את החומציות.
ממחקר שנערך בנושא למשך שנה עלה כי לתזונה עשירה בחלבון אין השפעות מזיקות.
חלבונים נוגדי קיפאון (Antifreeze protein; AFP) הם סוג של פוליפפטידים המיוצרים על ידי חיידקים, פטריות, צמחים ובעלי חוליות מסוימים המאפשרים לאורגניזמים המייצרים אותם לשרוד בטמפרטורה מתחת לאפס.
חלבונים אלו נקשרים לגבישי קרח קטנים ומעכבים את הגדילה והגיבוש מחדש של הקרח שאחרת עלול היה להיות קטלני.
ישנן גם ראיות גוברות לכך שחלבונים אלו מתקשרים עם ממברנות של תאי יונקים ומגנים מפני נזקי קור.
בשונה מאתילן גליקול הנמצא בשימוש נרחב למניעת קיפאון ברכבים, חלבונים נוגדי קיפאון לא מורידים את טמפרטורת הקיפאון ביחס לריכוז, אלא פועלים באופן לא .
הודות לכך חלבונים נוגדי קיפאון מסוגלים לפעול בריכוזים נמוכים פי 300–500 מאשר מומסים אחרים.
תכונה זו גם מקטינה את ההשפעה שלהם על הלחץ האוסמוטי.
תכונות ייחודיות אלו נזקפות להם בזכות יכולתם להיקשר למשטחים ספציפיים של גבישי קרח.
חלבונים נוגדי קיפאון יוצרים הבדלים בנקודת ההיתוך ובנקודת הקיפאון הידועים כ"היסטרזיס תרמי" (Thermal hysteresis).
החיבור של חלבונים אלו בממשק בין קרח מוצק ומים נוזליים מעכב את הגדילה של גביש הקרח העדיפה מבחינה תרמודינמית.
במעבדה ניתן למדוד את ההיסטרזיס התרמי באמצעות אוסמומטר.
לאורגניזמים שונים יש ערכים שונים של היסטרזיס תרמי.
הרמה הגבוהה ביותר של היסטרזיס תרמי מופיעה בחלבונים נוגדי קיפאון של דגים והיא מגיעה ל -1.5°C.
עם זאת, חלבונים נוגדי קיפאון של חרקים הם פי 10 עד 30 פעילים יותר מכל חלבון נוגד קיפאון מוכר של דג.
הסבר לכך עשוי להיות הטמפרטורות שעמן חרקים נאלצים להתמודד על פני הקרקע, שעשויות להיות נמוכות מטמפרטורות של –1°C או –2°C שבהן נתקלים דגים במים קפואים.
במהלך חודשי החורף הקרים מסוגל העש Choristoneura להתמודד עם טמפרטורות של –30°C ולהימנע מקיפאון, על אף שהחיפושית Upis ceramboides החיה באלסקה מסוגלת לשרוד אף בטמפרטורה של –60°C באמצעות שימוש במולקולה נוגדת קיפאון שאינה מורכבת מחלבונים.
קצב ההתקררות עשוי להשפיע על ערכי ההיסטרזיס התרמי של חלבונים נוגדי קיפאון, ואם הטמפרטורה צונחת במהירות האורגניזמים המייצרים חלבונים אלו עשויים שלא להסתגל לסביבה הקפואה.
המגוון והתפוצה של חלבונים נוגדי קיפאון מרמזים על כך שהסוגים השונים של חלבונים אלו התפתחו לאחרונה בתגובה לתקופת התקרחות שהתרחשה לפני כ1–2 מיליון שנה בחצי הכדור הצפוני ולפני כ-10–30 מיליון שנה באנטארקטיקה.
ההתפתחות העצמאית של אדפציות שונות היא אבולוציה מתכנסת.
חלבונים נוגדי קיפאון עשויים לשמש למגוון רב של שימושים מסחריים.
תחומים מסוימים עשויים להפיק תועלת מהגנה על רקמות מנזקי קיפאון.
בין היתר נבחנים השימושים הבאים:
הגדלת הסיבולת לקפיאה של צמחי יבול והארכת תקופת הקציר באקלימים קרים
הגדלת תוצרת של חוות דגים באקלימים קרים
הארכת חיי המדף של מזונות מוקפאים
ברפואה, שיפור השימור של רקמות להשתלה
חלבג'ה (בכורדית: ههڵهبجه) היא עיר כורדית בצפון עיראק, הממוקמת כ-240 קילומטרים צפונית-מזרחית לבגדאד, בסמוך לגבול עם איראן.
בזמן מלחמת איראן–עיראק הופצצה העיר על ידי הצבא העיראקי מהאוויר בנשק כימי ולאחר מכן נהרסה כליל.
בראשית 2012 נאמדת אוכלוסיית העיר ב-95,175 נפשות.
כוחות פשמרגה כורדים, שנתמכו על ידי איראן במהלך מלחמת איראן–עיראק, שחררו את חלבג'ה מהשלטון העיראקי בשלב הסופי של מלחמת איראן–עיראק.
ב-16 במרץ 1988, לאחר יומיים של התקפות ארטילריה והפצצות קונבנציונליות מהאוויר על העיר וסביבותיה, הטילו מטוסי חיל האוויר העיראקי מכלי גז כימי על העיר.
תוצאות ההתקפה היו קטלניות: לפחות 5,000 בני אדם נהרגו כתוצאה מיידית מההתקפה הכימית.
ההערכה היא כי לפחות עוד 7,000 בני אדם נפצעו או סבלו ממחלות לטווח ארוך.
רוב קורבנות ההתקפה על העיירה היו אזרחים כורדים.
ההתקפה כללה את גזי העצבים טבון, סארין, ו-VX.
בנוסף נעשה שימוש בגז חרדל, וייתכן שגם באפלטוקסין.
ההתקפה על חלבג'ה הייתה ההרסנית ביותר במהלך מערכה שמטרתה חיסול המיעוטים בצפון-עיראק.
קודם לכן, באפריל 1987, עשה סדאם חוסיין שימוש בנשק כימי גם בהתקפה על 24 כפרים באזורים הכורדיים.
לאחר ההתקפה הרסו כוחות קרקעיים עיראקיים את העיר לחלוטין.
במרץ 2010, לאחר נפילת משטרו של סדאם חוסיין, קבע בית המשפט הפלילי העליון בעיראק כי טבח חלבג'ה הוא רצח עם.
עלי חסן אל-מג'יד, שר ההגנה העיראקי, נדון למוות על פשעיו בחלבג'ה ובמקומות נוספים, והוצא להורג.
זהו החלבון העיקרי בדם של עוברים.
הוא מיוצר כבר בשק החלמון העוברי ובהמשך ההתפתחות גם בכבד.
חלבון זה מקודד על ידי הגן AFP, גן שממוקם על זרוע q של כרומוזום 4. מופיע בפלזמה של העובר האנושי החל מיום 29 להריון.
רמתו בפלזמה מגיע לשיא בשבוע 13–14 להריון ואז יורדת עד סוף ההריון ולאחר הלידה.
התפקיד של החלבון העוברי במבוגרים אינו ידוע, עם זאת בעוברי מכרסמים הוא קושר את הורמון האסטרוגן כדי למנוע את הובלתו על פני השליה.
הפונקציה העיקרית של זה היא למנוע את הפיכה של עובר נקבה לזכר.
החלבון העוברי האנושי אינו קושר אסטרוגן, תפקידו בעוברי אדם פחות ברור.
חלבון עוברי (AFP) הוא גליקופרוטאין שמשקלו המולקולארי 68,000, הוא רצף של 591 חומצות אמינו ופחמימות.
הוא מופרש בשתן של העובר למי השפיר ומשם עובר את השליה לדם האימהי.
בדיקת חלבון עוברי ובדיקת התבחין המשולש הן בדיקות דם המומלצות לאישה בכל הריון.
מטרתן לאתר הריונות בעלי סיכון למומים בעמוד השדרה של העובר, ולאמוד את הסיכון לעובר הסובל מתסמונת דאון.
רמות של חלבון עוברי בדם האישה, הגבוהות מהנורמה בייחוס לשבוע ההריון, מעידות על האפשרות של מום פתוח בתעלה העצבית של העובר המתפתח.
מום כזה עלול לפגוע קשות בתפקודם של הילד ושל המבוגר.
מהו מום פתוח בתעלה העצבית
התעלה העצבית מתפתחת בראשית חייו של העובר, וממנה מתפתחים המוח ועמוד השדרה.
אם חלה הפרעה בתהליך הנורמלי של סגירת התעלה העצבית, יהיה לעובר מום פתוח בתעלה העצבית הגורם לדליפת כמות גדולה של החלבון למי השפיר ולדם האימהי.
עקב כך הכמות הנמדדת בדם האישה גבוהה מהנורמה.
מומים קשים או חוסר ברקמת מח גורמים למוות בסמוך ללידה, או לנכות קשה.
בדיקת חלבון עוברי מגלה מומים אלה ברוב המקרים.
אם נמצא חלבון עוברי ברמות גבוהות, ייתכנו שלוש אפשרויות:
ששבוע ההריון מתקדם יותר ממה שנמסר בזמן הבדיקה.
שקיים סיכון-יתר למום בתעלה העצבית.
תוצאות אלו מחייבות בדיקה מעמיקה נוספת על ידי סריקה על-קולית (אולטרה סאונד) של התעלה העצבית, ייעוץ גנטי המתייחס לתוצאות הבדיקות ולעיתים המלצה לביצוע בדיקת מי שפיר לקביעת רמות החלבון העוברי במי השפיר.
חלק מהמומים הפתוחים מתגלים בסריקה העל-קולית המתאימה, ואין צורך בבדיקת מי השפיר כדי להמליץ על הפסקת ההריון.
התברר שרמות של חלבון עוברי הנמוכות מהנורמה, לפי שבוע ההריון, יכולות להצביע על עובר הסובל מתסמונת דאון (מונגולואיד).
על-פי הבדיקה ובהתחשב בגילה של האישה, פותחה נוסחת הסתברות לחיזוי הסיכון ללידת תינוק עם תסמונת דאון.
אולם כושר החיזוי של השיטה שהסתמכה רק על רמות החלבון העוברי היה נמוך מאוד.
לכן הוחל בחיפוש מאומץ של סמנים נוספים שרמתם בדם האישה בהריונות עם התסמונת שונה מרמתם בהריונות ללא התסמונת, וכושר החיזוי המשולב שלהם אמין יותר מזה המתקבל מבדיקת החלבון העוברי בלבד.
כיום נבדקים בדם האישה שלושה מרכיבים:
הורמון המופרש מהשליה - H.C.G.
הורמון המופרש מהשחלה - Estriol) VH3).
שמה של הבדיקה הן בפי הקהל הרחב והן בפי הצוות המקצועי נשאר בדיקת חלבון עוברי, אך למעשה מדובר בתבחין משולש, והערך של כל הסימנים ביחד, בהתחשב בגיל האישה, קובע את הסיכון המשוקלל שלה ללידת ילד עם תסמונת דאון.
התבחין המשולש העלה, אם כן, את כושר החיזוי להריונות בסיכון ללידת ילד עם התסמונת.
למרות השיפור בכושר החיזוי שלו, התבחין המשולש, הוא בגדר בדיקת סינון בלבד, שאיננה מגלה את כל ההריונות עם תסמונת דאון.
תוצאות הבדיקות תלויות בשבוע ההריון, ויש לבדוק אותו לפני שמחליטים על המשך התהליך.
הסיכון המשוקלל לתסמונת דאון בהריון נתון, מותנה בשני קריטריונים; בגיל האישה ובשבוע ההריון שלה.
את הסיכון המשוקלל יש להשוות לסיכון של האישה ללידת ילד עם תסמונת דאון בהתאם לגילה.
הסיכון המשוקלל דומה לסיכון שמקורו בגיל האישה ההרה: הבדיקה לא הוסיפה למעשה כל מידע.
הסיכון המשוקלל גבוה מן הסיכון שמקורו בגיל: מדובר בהריון בסיכון מוגבר ללידת ילד עם תסמונת דאון.
הסיכון המשוקלל נמוך מן הסיכון שמקורו בגיל: הריון כנראה תקין.
עם קבלת התוצאות של בדיקת החלבון העוברי, משקללים את התוצאות, עם כל הבדיקות שנעשו קודם לכן ומקבלים הערכת סיכון לבעיות גנטיות בעובר.
בהתאם לתוצאות שמתקבלות (ניתן גם לקבל ייעוץ גנטי), ניתן להחליט על המשך הבירור (כמו ביצוע בדיקת מי שפיר).
חלבון הביצה הוא הכינוי הנפוץ לנוזל השקוף שנמצא בתוך ביצה.
למעשה, הביצה היא תא ענק, וחלבון הביצה הוא הציטופלזמה שלו.
חלבון הביצה מקיף את החלמון הצהוב, שמכיל שומן עבור תזונת העובר (עובר האפרוח, אם זו ביצה של עוף), אם הביצה מופרית.
מטרתו של החלבון בביצה היא להגן על הגרעין, ולספק חומרים מזינים להתפתחותו של העובר, שכן חלבון הביצה עשיר בתרכובות חלבונים המומסים במים (בעיקר חלבון האלבומין), שהם יותר מ-50% מהחלבונים בביצה.
בחלבון ביצת תרנגולת יש כעשרה אחוזים של חלבונים, הכוללים בתוכם אלבומין, גליקופרוטאין וגלובולין.
חלבון ביצה זו מכיל בין היתר את החלבון אבידין (Avidin), אשר נקשר לביוטין בחוזקה ומונע את ספיגת הוויטמין במעי.
חלבון הביצה כמעט ולא מכיל שומן.
ביצי עופות, בעיקר ביצי תרנגולת, הן מצרך חשוב במטבח המודרני.
הלחץ הפיזי שמופעל על החלבון בתהליך ההקצפה יוצר קצף.
המקצפת גוררת את הנוזל של החלבון דרך עצמו באופן שפורש את המולקולות, בתהליך המכונה דנטורציה.
ההקצפה גורמת גם לערבוב של אוויר עם חלבון הביצה, אשר גורם למולקולות שלו לשנות את מצבן.
דבר זה מתרחש משום שחלבון הביצה מורכב מחומצת אמינו שחלקן בעלות אופי הידרופילי נמשך למים וחלקן בעלות אופי הידרופובי שנדחה מהם.
טמפרה היא אחת השיטות העתיקות לציורי הקיר.
בטמפרה משתמשים בחומר מחבר המבוסס על חומרים מתחלבים כדוגמת חלבון הביצה וחלמון הביצה מהולים במים.
חלבון הטאו שייך למשפחת החלבונים שקשורים למיקרוטובולים, והוא מקדם את יצירתם וייצובם בתוך הנוירונים.
בנוסף, הוא מפחית את רגישות הנוירונים לעירור יתר וממלא תפקיד בבניית הקשרים בין נוירונים לתאי גלייה.
חלבון הטאו מהווה חלק בשלד התא.
פגיעה בחלבונים אלו מהווה סימן היכר דומיננטי במחלת אלצהיימר ובמחלות נוספות, כמו: פרקינסון, דמנציה, מחלת פיק ועוד.
חלבון זה התגלה לראשון במעבדתו של מארק קרישנר ב-1975 וכיום ידוע כי הוא קיים בקרב בני אדם ובזנים רבים של חיות, כמו: בקיינורהבדיטיס אלגנס (סוג מסוים של תולעת), בזבוב הפירות, בדגי זהב, בקרפדות, במכרסמים, בפרים, בעזים, בקופים ובבני האדם.
בבני האדם, חלבון הטאו נמצא בעיקר בנוירונים, אך גם תאים נוספים בגוף מכילים אותו במידה מסוימת.
למשל, חלבון טאו יכול להתקיים בתאי גלייה, במיוחד בתנאים בהם קיימת הפרעה לפעולתו התקינה של האורגניזם, ולפעמים אפשר לאתר אותו ואת ה-mRNA שלו ברקמות פריפריאליות, כגון: בלב, בכליות, בריאות, בשרירים, בלבלב, באשכים ובפיברובלסטים.
במערכת העצבים המרכזית של האדם, הגן שמקודד לחלבון הטאו נמצא על כרומוזום 17 והוא מכיל 16 אקסונים (רצף נוקלאוטידים ב-DNA המהווה חלק מגן ומקודד לחומצות אמינו).
טאו הוא חלבון הידרופילי שמבנהו אסימטרי מאוד ולא מקופל בצורת סליל אלפא (α-helix) ומשטח בטא (β-sheet).
מבנה רופף ופתוח זה עשוי להסביר מדוע חלבון הטאו עמיד לחום, לדנטורציה או לחומצות, שכן תהליכים אלה הורסים את הקיפול הקומפקטי של חלבונים אחרים, אך אינם יכולים להזיק לטאו בגלל מבנהו הייחודי.
קיימים שישה סוגי איזופורמים של חלבון הטאו במערכת העצבים המרכזית של האדם, אשר נוצרים מווריאציות שונות של שחבור האקסונים 2, 3 ו-10 בגן שמקודד את החלבון.
כך, במוחו של אדם בוגר נמצאים כל ששת סוגי האיזופורמים הכוללים את החלבונים הארוכים ביותר (ארבעה אזורים חוזרים בקצה הקרבוקסילי יחד עם שתי תוספות בקצה האמיני) שמייצבים בצורה הטובה ביותר את המיקרוטובולים; בעוד שבמוחו של עובר קיימים חלבוני הטאו הקצרים ביותר (שלושה אזורים חוזרים בקצה הקרבוקסילי ללא תוספות בקצה האמיני).
חלבון הטאו בעל תפקיד חשוב בפעילות עצבית, פלסטיות סינפטית, שמירה על יציבות הגנום וויסות התפתחות המיקרוטובולים.
חלק מתפקידיו של חלבון הטאו הוא נגזרת של מיקומו ואינטראקציות עם חלבונים נוספים.
חלבון הטאו הוא חלק מהשלד התאי שמטרתו לעטוף ולייצב את המיקרוטובולים (MAPs; microtubule associated proteins), המרכיב המבני העיקרי של שלד התא אשר אחראי לקביעת צורתו, חלוקתו ולתנועתו.
חלבון הטאו נמצא בעיקר בנוירונים, בפרט באקסון התא ובדנדריטים סומטיים.
קיימות מספר עדויות המבוססות על מחקרי מעבדה ובעלי חיים, להשתתפותו של חלבון הטאו בצמיחת האקסונים.
למשל, ממצאי מחקרי מבחנה (in vitro) מצביעים על כך שחלבון הטאו מסוגל לקדם את צמיחת המיקרוטובולים, חיבורם, והפחתה דרמטית בחוסר יציבותם.
מעבר לכך, ממצאי מחקרים בבעלי חיים (in vivo) בתאים שאינם נוירונים העידו על כך שהחדרת מקטע גנטי של חלבון הטאו, אשר היה זר במיקום התאים, הובילה לייצור מיקרוטובולים.
המיקרוטובולים שנוצרו הצטברו במיקום בו הוחדר החלבון, ששימר את יציבותם בעזרת מיקרוטובולים מסוג נוקלאוס ופולימראז'.
מחקרים נוספים התומכים בממצאים אלו, בחנו את תפקידו של חלבון הטאו כמווסת את יצירת המיקרוטובולים באקסון.
מחקרים אלו השתמשו בתרביות נוירונים בהם דוכא חלבון הטאו באמצעות מולקולות קצרות של DNA חד גדילי, כאשר הדיכוי הוביל לכך שלא חלו שינויים במבנה האקסונים והמיקרוטובולים.
ממצאים אלו שוחזרו גם במחקר בו דללו את חלבון הטאו בעזרת שימוש באוליגונוקליאוטידים (שרשרת קצרה של חומצות גרעין המכילה כ-20 נוקליאוטידים) ונראה כי חלבון הטאו מעורב גם בתהליכים עצביים.
בתאי הנוירונים, תפקידו של חלבון הטאו הוא מיצוב המיקרוטובולים, חיבורם והגנה מפני רעלים.
בפרט, בתאי Sf9 בנוירונים, חלבון הטאו אחראי לייצור הציטופלסמה.
ההרכב הגנטי של חלבון הטאו
בקרב בני אדם חלבון הטאו מקודד על ידי גן ה-MAPT, אשר ממוקם בכרומוזום ה-17. הגן המקודד את חלבון הטאו מתורגם לגרעין ה-RNA, בעזרת תהליך השחבור של אקסונים מסוימים, אשר מוביל לזנים שונים של mRNA, לשינויים פוסט-טראנסלציוניים (זרחון) וליצירת 6 איזופורמים שונים של חלבון הטאו.
ששת האיזופורמים מורכבים מ-352 עד 441 חומצות אמינו, והם מפוזרים באופן שונה במוח האנושי.
גן ה-MAPT מכיל 16 אקסונים, רצפים של נוקלאוטידים ב-DNA שמתורגמים לרצפים של חומצות אמיניות.
מתוך 16 האקסונים, רק אקסון הקדם ואקסון מספר 14, אשר מכונים "אינטרונים", מועתקים אך אינם מתורגמים לרצפים של חומצות אמיניות.
רוב האיזופורמים של חלבון הטאו במערכת העצבים המרכזית מקודדים מ-11 אקסונים, אשר ייחודיים לאזורים הספציפיים בו הם קיימים.
למשל, האקסונים 4A, 6 ו-8 ספציפיים ל-mRNA אשר קיים בנוירונים הנמצאים באזורים פריפריאליים במוח האנושי ובפרט בגופי התאים ובאקסונים שלהם.
אקסונים 1, 4, 5, 7, 9, 11, 12 ו-13 הם אקסונים חיוניים שקיימים בכל האיזופורמים של חלבון הטאו, כאשר אקסונים 2, 3 ו-10 משנים את מיקומם בשלב השחבור, בו האינטרונים נחתכים ממולקולת ה-mRNA והיא הופכת למולקולה שמוכנה להפוך לחלבון.
במערכת העצבים המרכזית של בני האדם, חלבון הטאו מתורגם מ-6 קילובייט של mRNA לתעתיק של שישה איזופורמים של טאו השוקלים בין 37 ל-46 קילודלטונים (kDa).
במערכת העצבים ההיקפית אקסונים A4, 6 ו-8 משועתקים מ-9 קילובייט של MAPT, ל-110–120 קילודלטונים של חלבוני טאו, אך אקסונים 6 ו-8 פחות נפוצים בקרב בני אדם.
אקסונים 9–12 מקודדים 4 יחידות של האנזים RNA פולימראז המורכב מ-30–31 חומצות אמינו אשר מרכיבות את המיקרוטובולים, כאשר אקסון 10 מקודד את הגדיל המשלים.
כתוצאה מכך, קיימים 6 סוגים של איזופורמים שניתן להבחין ביניהם על ידי היעדרות או נוכחות של אחד או שניים מ-N מסופי הטרמינלים.
גן ה-MAPT מתפתח בהתאם לשלבי ההתבגרות העצבית ולסוגי הנוירונים השונים.
התפתחות של איזופורמים שונים של חלבון הטאו ומספר האקסונים של אותם איזופירמים משתנה במהלך התפתחות המוח.
למשל, בשלבים מוקדמים של התפתחות המוח נמצא איזופורמים ללא אקסון 10, איזופורמים אותם ניטה למצוא בתאים ספציפיים בתלולית קליפת המוח (dentate gyrus).
יתר על כן, במוח האנושי הבוגר כל ששת האיזופורמים של טאו מתבטאים במערכת העצבים המרכזית, בעוד שבמוח העובר בא לידי ביטוי האיזופורם הקצר ביותר (0N3R) בלבד.
טאופתיה - אבנורמליות בחלבון הטאו
טאופתיות הן קבוצה של הפרעות נוירודגנרטיביות שמתרחשות כתוצאה מזרחון אבנורמלי של טאו, רמות חריגות של טאו, שחבור טאו חריג, או מוטציות בגן טאו.
בנוסף, חלבון הטאו עלול להפוך להיות מזיק לסינפסות ובכך להוביל למוות תאי ופגיעות קוגניטיביות.
מחלת אלצהיימר היא מחלה אשר גורמת לניוון מוחי, כאשר בשלביה הראשונים נפגעות האונות הטמפורליות והפריאטלית.
מבחינה נוירופתולוגית, מחלת אלצהיימר מוגדרת כהצטברות של חומצת עמילואיד (Ab) בצורת פלאקים ואבנורמליות תוך תאית של חלבון הטאו הממוקם באקסונים של הנוירונים ותהליך זרחון לקוי אשר יוצר סבך נוירופיברילרי (neurofibrillary).
פתוגניים בחלבון הטאו מתרחשים כתוצאה מסטיית קטיונים לאחר שלב התרגום, אשר יוצרים טווח של מבני חלבון הכוללים צמד סלילים המורכבים מצבר של 6 איסופורמים של חלבוני הטאו אשר עברו את תהליך הזירחון והקיטוע יתר על המידה.
השינויים המבניים עוררו מגוון עצום של מולקולות פתולוגיות, ביניהן וריאציות שונות של קיטוע בחלבון הטאו.
בנוסף, השינויים הללו מאפשרים יצירה של מבנה חדש, בו חלבון הטאו הפתוגני נקשר למבני הטאו התקינים, מה שמקנה לחלבון הטאו תפקוד רעיל בשל זרחון היתר.
יתר על כן, נמצא כי ככל שחוברים חלבוני טאו תקינים ופתוגניים באזורים מסוימים כך גוברים הסימפטומים של המחלה הקליניים המיוחסים לאותו אזור בו הצטברו החלבונים.
הסבך הנוירופיברילרי גורם לנזק סינפטי, אובדן היציבות של המיקרוטובולים והשלד התאי, ירידה בפלסטיות המוחית ומוות של נוירונים.
כיום, מחקרים חדשים בוחנים את ההשערה כי טיפול חיסוני יכול להגביל את התפתחות מגוון הפתוגנים בחלבון הטאו ולהפריד אותם ממולקולות טאו תקינות.
40-60% מחולי האלצהיימר סובלים גם מסימפטומים פסיכוטיים, אשר קשורים להחמרת הליקויים הקוגניטיביים ומנבאים התדרדרות רבה יותר והגברת הסבירות לאשפוז במוסדות סיעודיים.
בקרב אותם חולים נמצאו הצטברות של חלבוני טאו פתוגניים בחומר האפור בקליפת המוח.
ממצאים אלו מעידים על כך שההשפעות של פתוגניים בעמילואיד ובטאו עשויים להאיץ את התפתחות הפסיכוזה בקרב הסובלים מאלצהיימר.
ריכוז הטאו המזורחן (P-Tau) נמצא בכמות רבה באזורים דורסולטרליים פרה-פרונטאליים, סימן פוטנציאלי לפעילות מוגברת של קִינָז (אנזים האחראי על שפעול תהליכים בתא), וכתוצאה מכך לזירחון חלבון הטאו.
מחלת פרקינסון היא מחלה נוירודגנרטיבית המשפיעה בעיקר על נוירונים דופאמינרגיים ב-Substantia Nigra.
עם זאת, בתיאורי המחלה הראשונים, תועדו גם סבכים נוירופיבראליים, דבר שיכול להעיד על מעורבות של פתולוגיה של חלבון הטאו במחלה.
בנוסף, ייתכן כי קיים פן גנטי המקשר בין חלבון הטאו לבין המחלה.
ישנם שני הפלוטיפים שולטים בקבוצת הגנים הקשורים למיקרוטובולים - H1 ו-H2. הפלוטיפ H1 קשור באופן משמעותי עם מחלת פרקינסון, אך תפקידו על הפתוגנזה של המחלה אינו ידוע עדיין.
למרות זאת, הפלוטיפ H1 נמצא קשור עם ביטוי מוגבר של טאו במוח האנושי.
כמו כן, ראיות פתולוגיות מוכיחות כי אלפא סינוקלאין, חלבון פרה-סינפטי מסיס שמעורב בתפקידים פיזיולוגיים ופתופיזיולוגיים רבים, מאגד חלבוני טאו ומגביר את הזרחון שלו על ידי גירוי חלבון קינאז A.
אינטראקציה רעילה בין טאו לבין אלפא סינוקלאין יכולה להוביל הן להצלחה רעילה של תפקוד החלבון, והן לאובדן רעיל של תפקוד על ידי עיכוב העברת המסרים באקסונים, מנגנון שמעורב במחלת פרקינסון.
עיכוב המסרים החשמליים באקסונים יכולים לנבוע בעקבות כשל בחלבוני הטאו שנגרם עקב האינטראקציה הרעילה ביניהם לבין האלפא סינוקלאין.
המנגנון הביולוגי בין אלפא סינוקלאין לבין חלבוני הטאו אינו ידוע כיום, הוכח כי אלפא סינוקלאין נקשרת לטאו וגורמת לזרחון שלו, אשר עלול לערער את יציבותם של המיקרוטובולים ולגרום לשיעור מופחת של העברת מסרים חשמליים באקסונים.
בשל ליקוי זה, מתרחשת פגיעה באספקת המטען החשמלי לתא, ומכאן גם לאלפא סינוקלאין ולטאו עצמם, דבר שמוביל לתגובת שרשרת שמביאה בסופו של דבר להתדרדרות מוחית.
תסמונת דאון היא טריזומיה, פגם גנטי בו יש שלושה העתקים של כרומוזום 21, המוביל לצמיחה והתפתחות לקויה של המוח.
כתוצאה מכך נגרמת פגיעה קוגניטיבית ומתפתחת דמנציה סביב גיל 50. בהפרעה זו חלה פגיעה בתהליך הזרחון של חלבון הטאו, בדומה לדפוס המתרחש במחלת אלצהיימר.
חלבא היא עיירה בצפון לבנון המשמשת כבירת מחוז עכאר.
היישוב הוקם ב-1886 על ידי מוחמד פאשה שהיה הנציב העות'מאני בלבנט.
אוכלוסיית העיירה היא 4,526 תושבים נכון למפקד התושבים שנערך ב-2008.
העיירה שוכנת בבקעת עכאר סמוך לנחל ערקא, בסמוך לגבול לבנון-סוריה.
במקום שוכן מטה הלוגיסטיקה של הצלב האדום בצפון לבנון ודרום סוריה ומטה המחלקה לפיתוח בינלאומי של בריטניה .
אוכלוסיית העיירה מורכבת ממוסלמים סונים, נוצרים יוונים אורתודוקסים ונוצרים מרונים, כמו כן קיימים בחלבא שני מסגדים, כנסייה יוונית וכנסייה מרונית.
בחלבא קיימים מבנים עתיקים ומבצרים מתקופת האימפריה הרומית, העיירה ממוקמת כ-9 ק"מ מדרום לגבול עם סוריה, כ-24 קילומטרים צפון מזרחית לטריפולי וכ-87 קילומטרים מבירת המדינה, ביירות.
בשנת 2021 פרצו בעיירה הפגנות במחאה על המשבר הכלכלי במדינה.
חלב שנשפך (בפורטוגזית: Leite Derramado) הוא רומן שנכתב על ידי הסופר והמוזיקאי הברזילאי שיקו בוארקי, בשנת 2009, והתפרסם בעברית בשנת 2017 בתרגומה של אראלה טלנברג לרר, בהוצאת חרגול.
אדם זקן בשם אאולליו ד'אסומפסאו מאושפז בבית חולים, ומתוך מיטת חוליו הוא מציג את ההיסטוריה של משפחתו.
את תולדותיה וחייו הוא מבטא במונולוג אותו הוא מפנה אל בתו, אל האחיות המטפלות בו ובכלל לכל מי שיקשיב לו.
את ימיו האחרונים הוא מקדיש להעלאת זכרונות.
מחשבותיו אינן רצופות ולא תמיד הוא בטוח היכן הוא נמצא ועם מי הוא מדבר.