Page 30 - חוברת תזות הנדסה ירוקה 2023
P. 30
חקר ביואינפורמטי של התכונות הקטליטיות בפרנילטרנספראז חדש הנמצא באלה הארצישראלית
דמיאן אלחנדרו קיסצ'ינובסקי1, damiankischinovsky@gmail.com
פרופ' אפרים לוינסון2, ד"ר יורם שוטלנד1
1המכללה האקדמית להנדסה ע"ש סמי שמעון, באר שבע
2מרכז מחקר נווה-יער, מינהל המחקר החקלאי - מכון וולקני, רמת ישי
פרנילטרנספראזות הינם אנזימים המשתתפים במסלולים המטבוליים לסינתזת טרפנים, מטבוליטיים שניוניים הממלאים תפקידים חיוניים שונים בחיי צמחים ואורגניזמים אחרים. למרות שצמחים הם המקור העיקרי להפקת טרפנים, תהליכי המיצוי שלהם מלווים בהשפעות סביבתיות מזיקות, כגון כריתת יערות ושימוש מופרז במשאבים (מים וקרקע) לגידול מינים מסוימים או זיהום מקורות מים, קרקע ואוויר בעקבות היווצרות של פסולת רעילה בתהליכים לייצור סינטטי. מבחינה כלכלית, עלויות התחזוקה של התשתיות הנחוצות להפקת טרפנים וייצור נגזרותיהם אינה
מוצדקת עקב תפוקת הייצור הנמוכה, דבר הגורם לעלייה במחיר המוצר הסופי והפיכת התהליכים ללא רווחיים.
מכאן כי חשוב להקים תשתית ביוטכנולוגית לייצור טרפנים באמצעות מיקרואורגניזמים טרנסגנים. לכן חשוב לאפיין את האנזימים והגנים המרכזים המעורבים בייצור הטרפנים ככלים אפשריים להנדסה גנטית. בין האנזימים העיקרים המעורבים בייצור טרפנים בצמחים נמנים הפרנילטרנספראזות, ויחד עם אנזימים אחרים, מסנתזים את
מגוון הטרפנים המשמשים בתעשייה.
הידבקות צמחים על ידי כנימות הינו נושא בעל חשיבות רבה, וחקר אינטראקציות צמח-חרק הניב ממצאים רבים בעלי ערך רב. Pistacia baizongiae הינה כנימה אשר תוקפת את עץ האלה הארצישראלית וגורמת להתפתחות עפצים לצורך רבייתה. חקר רמת המטבוליטיים השניוניים בעץ האלה הראה שרמת המונוטרפנים בעפצים הייתה גדולה לעומת עלים בריאים. תופעה זו באה יחד עם עלייה ברמת הביטוי של פרנילטרנספראזות מסוימות, בדגש על תת יחידה קטנה ממשפחת ה-GPP סינתאז בשם PpPRT2. תופעה זו מצביעה על כך שחלבון זה יכול להיות
מעורב בייצור המוגבר של הטרפנים בעפצים.
מטרת עבודה זו הייתה לגלות האם החלבון PpPRT2 בעל פוטנציאל לסינתזת GPP, אבן הבניין של המונוטרפנים. המחקר שלנו, אשר התבסס על שיטות ביו-אינפורמטיות, הראה כי בחלבון PpPRT2 קיים אתר קטליטי המסוגל לקיים אינטראקציות עם הסובסטרטים DMAPP ו-IPP דרך יוני מגנזיום דו-ערכיים. ערכי אפיניות קישור של הסובסטרטים
התאימו לערכים שנמצאו בתת יחידה גדולה של GPP סינתאז בעלת פעילות קטליטית מצמח המנטה.
מוטציות נקודתיות בשיירים של החלבון PpPRT2 הראו כי הופעת תכונות הקטליטיות נבאו כתוצאה משינוי בתת יחידה קטנה חסרת פעילות, שלאחר המוטציות, נגרמו שינויים באתר הקישור אשר הפעילו את התכונה.
30
