معلومة

تكوين بنية البروتين العالي

تكوين بنية البروتين العالي


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كما نعلم أن الملفات والحلقات هي مناطق متغيرة تطورية حيث تحدث الطفرات والحذف والإدخال بشكل متكرر. فهل يعني ذلك أنه ليس لديهم دور كبير في بنية البروتين؟ إذا كان الأمر كذلك ، فما هي عوامل تكوين بنية البروتين الأساسية؟


أولاً ، من المهم أن نتذكر أن هياكل البروتين ديناميكية بسبب زوايا الالتواء بين الرابطة الطرفية N والروابط الطرفية C. هناك مطابقة مختلفة لفضح تسلسلات مختلفة إلى الخارج من البروتين للتفاعل / التحفيز. لذلك لا يوجد شكل مثالي واحد لبروتين في النظام البيولوجي.

يتم أخذ أفضل النماذج التي لدينا من خلال علم البلورات بالأشعة السينية لهيكل البروتين المتبلور. قد يكون هذا التصوير الثابت للبروتين غير دقيق ، لأن النظام البيولوجي سيعرض البروتين لتفاعلات مختلفة كارهة للماء / محبة للماء أكثر من تأثير البروتين على نفسه.

كانت تجارب Anfinsen قادرة على إثبات بشكل قاطع أن بنية البروتينات مشفرة من خلال تسلسل الأحماض الأمينية. للإجابة على سؤالك ، هذا التسلسل مسؤول بشكل أساسي عن تكوين البنية الأساسية للبروتين.

لا يزال من الصعب للغاية التنبؤ ببنية البروتين باستخدام تسلسل الأحماض الأمينية. البنية الثلاثية هي نتاج جسور الملح ، والروابط الهيدروجينية ، والقوى الكارهة للماء ، والقوى الجذابة القطبية داخل الجزيء (بغض النظر عن التركيب الرباعي المحتمل للبروتينات). العلماء (مما أعتقد أنه Yale ، لكن قد أكون مخطئًا) ، حاولوا العثور على نمط باستخدام برامج الحوسبة لسنوات. اعتبارًا من الآن ، لا يمكننا استخدام تسلسل الأحماض الأمينية البحتة لتحديد البنية الديناميكية للبروتين.

الحلقات والملفات الموجودة على السطح الخارجي للبروتينات لأنها تميل إلى تكوين أحماض أمينية قطبية أو مشحونة. تميل الأحماض الأمينية الكارهة للماء إلى الاندفاع نحو مركز بنية البروتين. يحدث هذا لأن البقايا القطبية لا تؤثر على إنتروبيا جزيئات الماء بقدر تأثير البقايا غير القطبية (في النظام).

تحدث العديد من عمليات الحذف / الإدخال أثناء حالات انتقالية محددة يوجد فيها البروتين. وتستهدف الإنزيمات في الواقع تركيبات معينة من البروتين الذي ينتج منتج P بشكل أفضل. انظر الصورة:


يعد حل البنية ثلاثية الأبعاد للبروتين مشكلة معقدة. هناك طبقات متعددة من المعلومات التي تلعب دورها.

يأتي المستوى الأول من التنظيم من الهيكل الثانوي ، والذي يمليه بدوره تسلسل AminoAcid. هناك أشكال بنية ثانوية شائعة مثل صفائح ألفا وصفائح بيتا. سيؤدي الجمع بين العديد من الزخارف الهيكلية الثانية إلى ظهور أشكال أكثر تعقيدًا وفي النهاية إلى بنية ثلاثية الأبعاد محلية. تسمى هذه البنية ثلاثية الأبعاد المحلية "المجال" وهي وحدة وظيفية مستقلة قليلة جدًا للبروتين ، مما يعني أنه يمكن غالبًا فصلها عن البقية والاحتفاظ بوظيفتها.

بالنظر إلى هذه النظرة العامة ، تأتي الطبقة الأولى من التحديد من إنشاء الهياكل الثانية التي تعتمد على شحنة وحجم بقايا الأحماض الأمينية.

سيكون للطفرات التي تدمر إنشاء أشكال البنية الثانوية هذه تأثير في النهاية على الهيكل ثلاثي الأبعاد النهائي.

تربط الحلقات بطريقة ما بين هذه الأشكال الأكثر صلابة وبالتالي فهي أقل عرضة للاختيار التطوري.

ولكن في النهاية كل هذا يتوقف على العمل. إذا كان لديك حلقة داخل موقع محفز داخل بروتين ، فسيتم الحفاظ على التسلسل في الحلقة بشكل كبير لأن الحجم والشحنة سيحددان تفاعلها مع الركائز.

أتمنى أن يساعدك هذا.


هيكل البروتين الثلاثي

هيكل البروتين الثلاثي هو الشكل ثلاثي الأبعاد للبروتين. سيكون للبنية الثلاثية سلسلة واحدة من عديد الببتيد "العمود الفقري" مع واحد أو أكثر من الهياكل الثانوية البروتينية ، مجالات البروتين. قد تتفاعل السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية وتترابط بعدة طرق. تحدد تفاعلات وروابط السلاسل الجانبية داخل بروتين معين هيكله الثالث. يتم تحديد البنية الثلاثية للبروتين من خلال إحداثياتها الذرية. قد تشير هذه الإحداثيات إما إلى مجال البروتين أو إلى البنية الثلاثية بأكملها. [1] [2] قد يتم طي عدد من الهياكل الثلاثية في هيكل رباعي. [3]


الفئات الهيكلية للبروتينات

يمكن تقسيم البروتينات إلى 3 فئات من البروتين ، اعتمادًا على هيكلها الثانوي المميز. انظر إلى نماذج الديناميكيات أدناه لكل فئة.

بروتينات ألفا - تتكون في الغالب من ألفا الحلزون.

مثال: ميوغلوبين P562 (4 مليون مليار)

بروتينات ألفا / بيتا - تتكون من بنية مشتركة من ألفا وبيتا.

هذه هي الطبقة الأكثر شيوعًا. مثال: ثلاثي فوسفات ايزوميراز

بروتينات بيتا - تتكون في الغالب من بنية بيتا.

مثال: ديسموتاز الأكسيد الفائق (2sod).

فيما يلي بعض الموارد حول بنية البروتين

فيما يلي بعض موارد الهياكل ثلاثية الأبعاد ، التي يمكن الوصول إليها من خلال تسلسل أو بحث قائم على المعرف. وجمعت في قاعدة معارف علم الأحياء الإنشائية في الطبيعة.


هيكل البروتين

كما تمت مناقشته سابقًا ، فإن شكل البروتين مهم لوظيفته. على سبيل المثال ، يمكن أن يرتبط الإنزيم بركيزة معينة في موقع يُعرف باسم الموقع النشط. إذا تم تغيير هذا الموقع النشط بسبب التغيرات المحلية أو التغيرات في بنية البروتين الكلية ، فقد يكون الإنزيم غير قادر على الارتباط بالركيزة. لفهم كيفية حصول البروتين على شكله النهائي أو تشكيله ، نحتاج إلى فهم المستويات الأربعة لبنية البروتين: الأولية والثانوية والثالثية والرباعية.


الشكل 2

الشكل 2. نتائج (AAQAA)15. (أ) Δس(ه). (ب) نصف قطر الدوران صز(ه). (ج) معدلات السندات H وطاقات السلسلة الجانبية دههبه و دهالشوريه. تشير الأسهم الأفقية إلى مكان تشكل معظم الهياكل الثانوية وحيث تتحلل جهات الاتصال الثلاثية غير الأصلية. يشير الخط العمودي إلى نقطة الانتقال.

بينما بطول مماثل ، فإن الحزمة الحلزونية الثلاثية للحمض الأميني 73 de novo α3D (إدخال PDB 2A3D) (15) تُظهر انتقالًا متقطعًا (الشكل 3 أ). تعتبر المطابقات التمثيلية التي تم أخذ عينات منها في المجموعتين المتعايشتين بمثابة وكلاء جيدين للأرض والحالات غير المكشوفة ، على عكس حالة الانتقال القابل للطي من المنحدرات (AAQAA)15. يُظهر نصف قطر الدوران مرة أخرى حدًا أدنى فوق الانتقال (الشكل 3 ب) ، ويبدأ الطي مرة أخرى من الحالات غير الأصلية المدمجة إلى أقصى حد. وتجدر الإشارة إلى أن تكوين الهيكل الثانوي وفقدان جهات الاتصال الثالثة غير الأصلية (الشكل 3 ج) حادان وغالبًا ما يكونان محليين داخل منطقة التعايش. تتشكل الحلزونات الثلاثة داخل نفس الفاصل الزمني النشط بسبب التعاون بين الحلقات المطبوع في التسلسل. يرجع ضغط السلسلة إلى تفاعلات سلسلة جانبية قوية من سلسلة جانبية.


كيموكينيس

هيكل Chemokines

تتشابه الهياكل الثلاثية للكيموكينات بسبب روابط ثاني كبريتيد المحفوظة. يكشف التحليل الإنشائي للكيموكينات عن منطقة طرفية مرنة ، وحلقة N- طرفية ، وثلاث صفائح بيتا مضادة للتوازي ، ولولب ألفا C- طرفي (الشكل 1). يعتقد أن الكيموكينات تتفاعل مع مستقبلاتها من خلال مجالين. 19 تتفاعل حلقة المنطقة N من الكيموكينات مع بقايا المجال N للمستقبل (موقع المستقبل- I) ، وترتبط المنطقة المرنة الطرفية N من الكيموكين مع الحلقات خارج الخلية و / أو بقايا الغشاء للمستقبل (المستقبل الموقع- II).

على الرغم من ملاحظة المتجانسات وتجميع الكيموكينات في الدراسات الهيكلية ، إلا أن التحليل الوظيفي للكيموكينات بواسطة في المختبر تُظهر المقايسات (تدفق الكالسيوم ، الانجذاب الكيميائي ، استيعاب المستقبلات) أن بعض الكيميائيات على الأقل يمكن أن تعمل كمونومرات لتنشيط مستقبلاتها. 5 ومع ذلك ، فقد تم الإبلاغ عن أن قليل القلة مطلوب لربط الجليكوزامينوجليكان (GAGs) ، والذي بدوره مطلوب لتجنيد الكريات البيض في الجسم الحي. يتم التعبير عن GAGs مثل كبريتات الهيباران بشكل كبير على أسطح الخلايا والمصفوفة خارج الخلية ، ومن خلال الارتباط بـ GAGs ، يمكن أن تشكل الكيماويات تركيزات محلية عالية. أظهر الطفرات الموجهة بالموقع في CCL2 و CCL3 و CCL5 أن المسوخات غير القادرة على ربط GAGs أو غير قادرة على تكوين أوليغومرات لا يمكنها تجنيد الكريات البيض في صفاق الفئران. 2


هيكل رباعي

في الطبيعة ، تتكون بعض البروتينات من عدة عديدات ببتيدات ، تُعرف أيضًا بالوحدات الفرعية ، ويشكل تفاعل هذه الوحدات الفرعية هيكل رباعي. تساعد التفاعلات الضعيفة بين الوحدات الفرعية على استقرار الهيكل العام. على سبيل المثال ، يحتوي الأنسولين (بروتين كروي) على مزيج من روابط الهيدروجين وروابط ثاني كبريتيد التي تتسبب في تكتلها في الغالب على شكل كرة.

يبدأ الأنسولين كبولي ببتيد منفرد ويفقد بعض التسلسلات الداخلية في وجود تعديل ما بعد الترجمة بعد تكوين روابط ثاني كبريتيد التي تربط السلاسل المتبقية معًا. ومع ذلك ، فإن الحرير (بروتين ليفي) يحتوي على β- هيكل صفائح مطوي ناتج عن الترابط الهيدروجيني بين السلاسل المختلفة.

يوضح الرسم التوضيحي أدناه المستويات الأربعة لبنية البروتين (الابتدائي والثانوي والثالث والرباعي).

يمكنك ملاحظة المستويات الأربعة لبنية البروتين في هذه الرسوم التوضيحية. إسناد الصورة: تعديل العمل من قبل المعهد القومي لبحوث الجينوم البشري


شكل 1

الشكل 1. نتائج (AAQAA)3. (أ) Δس(ه) تعكس أشرطة الخطأ تباين نقاط البيانات (1σ فاصل زمني). (ب) درجات الحرارة العكسية من [تيعلبة −1 (⟨هعلبة) والأزرق] و microcanonical [تيμc −1 (ه) = ∂س/∂E، باللون الأحمر] تحليلات ، حيث ⟨هعلبة هو متوسط ​​الطاقة المتعارف عليه. (ج) نصف قطر الدوران صز(ه) مع خطأ الوسط. (د) معدلات السندات H وطاقات السلسلة الجانبية دههبه و دهالشوريه. تحدد الخطوط العمودية منطقة الانتقال ، التي يتوافق عرضها مع الحرارة الكامنة الدقيقة Δس.

إطالة التسلسل إلى (AAQAA)15 أدى إلى تغيير نوعي في آلية الطي. تشكل الحالة الأرضية مرة أخرى حلزون α واحدًا ، لكن الانتقال مستمر الآن: كما هو موضح في الشكل 2 أ والشكل S2 في المعلومات الداعمة ، توجد نقطة انتقال واحدة ، والحرارة الكامنة هي صفر. نصف قطر الدوران (الشكل 2 ب) يتميز بحد أدنى حاد فوق نقطة الانتقال ، التي تشير إلى انهيار السلسلة إلى "حالات غير أصلية مدمجة إلى أقصى حد". (13) عند حدوث انخفاض إضافي في الطاقة ، تعيد السلسلة تنظيمها من هذه الحالات غير الأصلية إلى الحالة الحلزونية. عند القيام بذلك ، فإن معدل تكوين الاتصال الثلاثي دهالشوريه ينخفض ​​تحت الصفر (الشكل 2 ج) ، لذلك هناك عقوبة نشطة مرتبطة بإعادة الترتيب من الدرجة الثالثة. يحدث تكوين الرابطة الهيدروجينية على مدى فترة حيوية كبيرة ، كما هو موضح بواسطة الحد الأقصى العريض في دههبه. يتوافق عدم وجود أي إشارة ثنائية الحالة مع النماذج النظرية لانتقال الملف الحلزوني: (14) تفوق الانتروبيا التوافقية المكتسبة التكلفة النشطة لكسر رابطة الهيدروجين. يشير التحليل الإضافي إلى حلزونين في المتوسط ​​عند نقطة الانتقال.


كيف يتم تكوين البنية الثلاثية للبروتينات؟

يتناسب الهيكل الثلاثي للبروتينات مع وظيفة البروتين. تعمل البروتينات في بيئات مختلفة ، وبالتالي فإن لكل بروتين متطلبات مختلفة.

على سبيل المثال ، إذا كان البروتين يعمل في بيئة ذات أساس مائي ، فليس من المناسب أن يكون لديك أحماض أمينية كارهة للماء في قسم البروتين الذي يتلامس مع الماء. لتجنب ذلك ، يتم وضع الأحماض الأمينية الكارهة للماء داخل البروتين. لذلك ، فإن التفاعلات الكارهة للماء ستحافظ على هذه الأحماض الأمينية الكارهة للماء معًا ، في حين أن الأحماض الأمينية & ldquowater-liking & rdquo (المحبة للماء) على السطح الخارجي للبروتينات ستشكل روابط هيدروجينية مع الماء.

غشاء الخلية عبارة عن بيئة كارهة للماء ، لذا فإن أجزاء البروتينات التي ستكون داخل غشاء الخلية تتكون عادةً من أحماض أمينية كارهة للماء. يمكن أن تحتوي هذه البروتينات أيضًا على مناطق تخرج من الغشاء ، وعادة ما تتكون هذه المناطق الخارجية من الأحماض الأمينية المحبة للماء.

يوجد البروتين والكيراتين # 945 في الشعر والجلد والأظافر. تتشكل البولي ببتيدات التي تشكل & # 945-كيراتين على شكل حلزون ، وأربعة من هذه الملفات معًا لتشكيل بروتوفيبريل. ثم يتم لف الألياف الأولية في الألياف الدقيقة الأكبر حجمًا ، والتي يتم لفها مرة أخرى لتشكيل ليفات كبيرة. في الألياف الدقيقة ، يمكن تكوين روابط ثاني كبريتيد ، ويغير عدد روابط ثاني كبريتيد صلابة & # 945-كيراتين ، وهناك المزيد من روابط ثاني كبريتيد في & # 945-كيراتين الموجودة في الأظافر ، مقارنة بـ & # 945-كيراتين الموجود في الجلد والشعر. هذا يضمن أن الأظافر متينة ، بينما يتم إعطاء الجلد والشعر بنية كافية مع الحفاظ على مزيد من الحركة.


الملخص

يعتبر نفق الخروج من الريبوسوم ضيقًا بدرجة كافية بحيث لا يمكن أن يبدأ الطي الترجمي المشترك إلا عندما يتم بثق أجزاء معينة من السلاسل الناشئة بالكامل من النفق. نوضح هنا ، على أساس المحاكاة الجزيئية والمقارنة مع التجربة ، أن جهات الاتصال طويلة المدى الضرورية لبدء طي البروتين يمكن أن تتشكل داخل سلسلة ناشئة عندما تصل إلى آخر 20 درجة من نفق الخروج. نوضح أيضًا أنه في "منفذ الخروج" هذا ، يمكن أن تتشكل نسبة كبيرة من البنية الثلاثية الأصلية وغير الأصلية دون تداخل فاصل مع الريبوسوم نفسه ، وتوفر مكتبة من العناصر الهيكلية التي تتوقع عمليات المحاكاة لدينا إمكانية تشكيلها في نفق الخروج وقابل للاختبار التجريبي. تظهر نتائجنا أن هذه العناصر من البنية الثلاثية المطوية لا تتشكل إلا بشكل عابر وتقع في منتصف ثباتها عند المنطقة الحدودية بين داخل النفق وخارجه. توفر هذه النتائج إطارًا لتفسير مجموعة من الدراسات التجريبية الحديثة لمجمعات سلسلة الريبوسوم الوليدة وفهم الجوانب الرئيسية لطبيعة الطي الترجمي المشترك.


أهلا بك!

هذه واحدة من أكثر من 2400 دورة تدريبية في OCW. استكشف المواد الخاصة بهذه الدورة التدريبية في الصفحات المرتبطة على اليسار.

معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا OpenCourseWare هو منشور مجاني ومفتوح لمواد من آلاف دورات معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، يغطي منهج معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بأكمله.

لا تسجيل أو تسجيل. تصفح واستخدام مواد OCW بحرية وفقًا لسرعتك الخاصة. لا يوجد اشتراك ولا تواريخ بدء أو انتهاء.

المعرفة هي مكافأتك. استخدم OCW لتوجيه التعلم مدى الحياة ، أو لتعليم الآخرين. لا نقدم ائتمانًا أو شهادة لاستخدام OCW.

صنع للمشاركة. تنزيل الملفات لوقت لاحق. أرسل إلى الأصدقاء والزملاء. قم بالتعديل وإعادة المزج وإعادة الاستخدام (تذكر فقط ذكر OCW كمصدر.)


شاهد الفيديو: ORIGIN Arabic (سبتمبر 2022).


تعليقات:

  1. Vuzragore

    بيننا ، في رأيي ، هذا واضح. سأمتنع عن التعليق.

  2. Twain

    أعتقد أنك لست على حق. اكتب في PM ، وسوف نتواصل.

  3. Walt

    إنها إجابة قيمة للغاية

  4. Mamdouh

    نعم انت موهوب

  5. Satilar

    رؤية ابتسامة الثروة ، من غير المقلق فك محفظتك على الفور.



اكتب رسالة