Coiled coil

תרשים 1. רוכסן לאוצין. GCN4 leucine zipper (PDB accession code 1zik)

Coiled coil הוא מוטיב מבני בחלבונים, המורכב משניים עד שבעה סלילי אלפא (Alpha helix) הכרוכים ומלופפים זה בזה בדומה לחבל שזור (צמדים ושלשות הם הנפוצים ביותר). מבנים רבים מסוג זה מעורבים בתפקודים ביולוגיים חשובים כגון בקרה על ביטוי גנים (פקטורי שעתוק). דוגמאות ראויות לציון הם חלבונים כגון: אונקופרוטאינים c-fos ו-jun (מכילים גנים בעלי רצף DNA הגורם לסרטן) וחלבון השריר טרופומיוזין (Tropomyosin).

מבנה מולקולרי

לרוב מכילים רצף של שבע חומצות אמינו כתבנית קבועה. הסלילים אשר על פני השטח מקיימים אינטראקציות ביניהם, יכילו בדרך כלל, שיירים הידרופוביים כגון לאוצין (Leucine) המסודרים במבנה המכונה רוכסן לאוצין. הדרך המועדפת ביותר מבחינה תרמודינמית, עבור שני סלילים להתארגן בסביבה המוקפת מים כגון ציטופלסמה, היא להישזר זה בזה ובין חומצות להן שיירים הידרופיליים. כך נוצר מחסום על פני השטח המספק כוח תרמודינמי המניע את היצמדות הסלילים והפיכתם לצמד (דימריזציה). סלילי האלפא עשויים להימצא באוריינטציה מקבילה או לא מקבילה (Parallel או Antiparallel). לרוב יאומץ סיבוב שמאלי (ראו תרשים 1). בטבע ובחלבונים אשר יוצרו במעבדות, נצפו סלילים מלופפים בעלי סיבוב ימני (Right handed) למרות שסידור זה אינו מועדף תרמודינמית.

היסטוריה של סלילים מלופפים

האפשרות שאלפא קרטין (Keratin) בנוי כסלילים מלופפים, הוצעה על ידי פרנסיס קריק (Francis Crick) בשנת 1952 בנוסף לשיטות מתמטיות לשם קביעת המבנה. היה זה זמן קצר לאחר שמבנה סליל האלפא הוצע בשנת 1951 על ידי לינוס פאולינג (Linus Pauling) ושותפיו.

תפקיד סלילים מלופפים בהדבקה על ידי נגיף האיידס

תרשים 2. שישיית סלילי gp41 המאפשרים את כניסת ה-HIV לתא המטרה

שלב מפתח בחדירת נגיף האיידס לתוך תאים אנושיים הוא החשיפה לשלשת סלילים מלופפים באוריינטציה מקבילה הידועים כ-gp41 (גליקופרוטאין - חלבון וסוכר המחוברים בקשר גליקוזידי; ראו תרשים 2). שלשה זו לרוב מכוסה בחלבון סוכרי נוסף gp120, אשר מגן עליו מפני נוגדנים. בעת החיבור לתא המטרה, gp120 עובר שינוי קונפורמציה (תצורה) החושף gp41 ומאפשר את כניסת הקצה האמיני - טרמינלי ההידרופובי שלו לתוך ממברנת תא המטרה. שלושה סלילי אלפא נוספים של gp41 מתקפלים כלפי מטה לתוך הבקעים שייצרה שלשת הסלילים המלופפים ובכך יוצרים מבנה המורכב משש יחידות, שישייה (hexamer) המושך את ממברנת הנגיף ואת ממברנת תא המטרה אחת לכיוון השנייה, קרוב מספיק על מנת לאחות ביניהן. בשלב זה חודר הנגיף כולו לתא ומתחיל את שכפולו. לאחרונה פותחו חומרים הנקשרים ל-gp41 ומעכבים את פעולתו.