روبيسكو و انسولين
مسير سنتز پروتئينها
سؤال
آنزيم روبيسكو (Rubisco) كه اصليترين آنزيم در مراحل شيميائي فتوسنتز است داراي 8 زيرواحد بزرگ و 8 كوچك است. زيرواحدهاي بزرگ در خود كلروپلاست و زير واحدهاي كوچك در هسته سنتز ميشوند ( اين آنزيم باعث اضافه شدن مولكول دي اكسيدكربن به يك تركيب پنج كربني (ريبوز) در فرايند فتوسنتز ميشود كه نتيجه آن توليد يك تركيب شش كربني ناپايدار ميباشد). فرض كنيد ژن اين آنزيم دقيقا مثل ژن انسولين بوده و توالي مورد نياز براي سنتز انسولين بالغ را دارد؛ همچنين فرض كنيد شما امكان اين را داريد كه هر آمينواسيدي را كه لازم است به توالي پروتئين اضافه يا حذف كنيد. 1- ميخواهيم اين ژنوم را به سلول يك بيمار ديابتي منتقل كنيم تا انسولينسازي كند! در اين صورت چه تغييراتي در توالي پروتئين بوجود آمده بايد اعمال كرد تا توانايي ساخت انسولين را داشته باشد؟ اين تغييرات در كدام ناحيهي پروتئين بايد اعمال شود؟2- فرض كنيد شما مرحلهي اول را كامل انجام داديد و پروتئين ساخته شده عينا تغييرات بعد از ترجمه انسولين را طي كرده اما هنوز غير فعال است. به نظر شما چه مشكلاتي ممكن است رخ داده باشد؟ جواب
جواب
1- در بیوسنتز انسولین كه در درون سلولهای بتاي جزایر لانگرهانس غده لوزوالمعده صورت میگیرد، ابتدا هورمون به صورت پری پرو انسولین توسط ریبوزومهایی که بر روی شبکه آندوپلاسمی خشن سلولها قرار گرفتهاند ساخته میشود. این پیش ساز که دارای 23 اسیدآمینه آب گریز بنام قطعه رهبر است به داخل شبکه آندوپلاسمی هدایت میشود. در داخل شبکه این قطعه جدا شده و پیش ساز به "پرو انسولین" تبدیل میشود. آرایش فضایی این مولکول به صورتی است که شرایط ایجاد پلهای دیسولفور را فراهم میسازد. در ساختمان پروانسولین ، از جهت N ترمينال، ابتدا زنجیره B قرار گرفته که با یک رشته اسید آمینه به نام "پپتید C" متصل شده و انتهای دیگر پپتید C با زنجیره A پیوند یافته است. پروانسولین به داخل دستگاه گلژی منتقل شده تا تحت تاثیر آنزیمهای پروتئولیز کننده، مولکولهای انسولین آزاد میشوند که پس از تجزیه دو زنجیره A و B پپتید C آزاد میشود. دو زنجیره A و B بوسیله پیوندهای دیسولفور به هم متصل میشوند و انسولین کامل را بوجود میآورند. ساختمان و شکل وزيكولهاي ترشح کننده انسولین در حین عبور از داخل غشای پلاسمایی تکمیل میشود. این هورمون با یون روی ترکیب شده و هگزامرهایی را تشکیل میدهند. این وزيكولها تحت تاثیر تحریکات خاصی با غشای سلول درآمیخته و محتوای خود را به روش اگزوسیتوز به خارج میریزند. لذا براي تبديل روبيسكو به انسولين، ابتدا بايد يك تگ ER به N ترمينال زيرواحدهاي پروتئين اضافه كرد تا پروتئين بطرف شبكهي آندوپلاسمي سوق يابد. همچنين بايد از وجود شاخههاي Asn-ser/Thr مطمئين شد زيرا اين شاخه براي گليگوزله شدن پروتئين در ER ضروري است. همانطور كه گفته شد وجود يون روي نيز براي فعاليت اين هورمون ضروري است.2- احتمالا چپرونهاي ويژه براي ايجاد ساختمان سه بعدي وجود نداشته يا ساختمان سه بعدي و پيوندهاي ديسولفيد به طور صحيح ايجاد نشدهاند. همچنين ممكن است فقر يون روي در محيط وجود داشته باشد.