מיחזור חלבונים בתא

בשנת 2004 זכו החוקרים הישראלים פרופ' אברהם הרשקו ופרופ' אהרון צ'חנובר מהטכניון, יחד עם פרופ' אירווין רוז מאוניברסיטת קליפורניה, בפרס נובל בכימיה. התגלית שזיכתה אותם בפרס היתה גילוי מערכת מיחזור החלבונים בתא, שמתווכת על ידי יוביקוויטין. היוביקוויטין הוא חלבון קטנטן שנקשר בשרשראות ארוכות או במקומות שונים בחלבון המטרה, וכך מסמן שהוא מיועד לפירוק.

סרטון המסביר את תהליך הסימון והפירוק של החלבונים בפרוטאזום:

זיהוי, פירוק, מיחזור וסימון

תהליך מיחזור החלבונים כולל תיוג של החלבון על ידי שרשרת של חלבוני יוביקוויטין, ופירוק בקומפלקס אנזימטי ענק שנקרא פרוטאזום - שהוא מעין מרכז תאי לפינוי ומיחזור אשפה. חלבוני מטרה יכולים להיות חלבונים שהתבלו, חלבונים שלא התקפלו כראוי, חלבונים שמבוטאים בעודף או או חלבונים שהתא החליט שסיימו את תפקידם ויש להוציא אותם מהמערכת. מיחזור תלוי יוביקוויטין איננו הדרך היחידה למחזר חלבונים. תהליך מקביל נעשה דרך הליזוזום, שבמסגרתה חלבונים מושלכים בווסיקולות מיוחדות לתוך אברון בשם ליזוזום, שם מחכים להם אנזימי פירוק בתנאים חומציים שמשמידים אותם.

מעבר לחיסכון בחומרים ובאנרגיה, לתהליך מיחזור של החלבון יש גם תפקיד הגנתי. חלבונים מפורקים לחומצות אמינו ולפפטידים קצרים (שרשראות של חומצות אמינו). הפפטידים נשלחים לרשתית האנדופלסמטית, שם הם נקשרים לקולטן מיוחד בשם MHCII, ששולח אותם לממברנה כדי להציג אותם לתאי מערכת החיסון. במקרה של זיהום נגיפי בתא, חלבוני הווירוס הם חלבונים זרים שמפורקים ומוצגים על קולטן ה-MHCII, שמיידע את תאי מערכת החיסון על זיהום נגיפי בתא וכך חורץ את דין התא למוות.