ስለዚህ ሁሉም ተመሳሳይ ነው, "ፕሮቲን ማጠፍ"?

የአሁኑ የኮቪድ-19 ወረርሽኝ ብዙ ችግሮችን ፈጥሯል ሰርጎ ገቦች ለማጥቃት ያስደሰታቸው። ከ 3D ከታተመ የፊት ጋሻዎች እና በቤት ውስጥ የሚሰሩ የህክምና ጭምብሎች ሙሉ ሜካኒካል አየር ማናፈሻን እስከመተካት ድረስ የሃሳቦቹ ፍሰት አበረታች እና ልብን የሚያሞቅ ነበር። በተመሳሳይ ጊዜ, በሌላ አካባቢ ለማራመድ ሙከራዎች ነበሩ: ቫይረሱን እራሱን ለመዋጋት ያለመ ምርምር.

በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው፣ አሁን ያለውን ወረርሽኝ ለማስቆም እና ከተከታዮቹ ሁሉ የላቀ አቅም ያለው የችግሩን ሥር ለማግኘት በሚሞክር አካሄድ ላይ ነው። ይህ "ጠላትህን እወቅ" የሚለው አካሄድ የሚወሰደው በ Folding@Home ኮምፒውተር ፕሮጀክት ነው። በሚሊዮን የሚቆጠሩ ሰዎች ለፕሮጀክቱ ተመዝግበው የተወሰነውን የአቀነባባሪዎቻቸውን እና የጂፒዩዎችን የማቀናበር ሃይል በመለገስ ላይ ይገኛሉ፣ በዚህም በታሪክ ትልቁን [የተከፋፈለ] ሱፐር ኮምፒውተር ፈጥረዋል።

ግን እነዚህ ሁሉ ኢክፋሎፖች በትክክል ለምን ጥቅም ላይ ይውላሉ? ለምን እንደዚህ አይነት የኮምፒዩተር ሃይል መጣል አስፈለገ? ፕሮቲን ማጠፍ? እዚህ ምን ዓይነት ባዮኬሚስትሪ ነው የሚሰራው, ለምን ፕሮቲኖች ሙሉ በሙሉ መታጠፍ አለባቸው? የፕሮቲን መታጠፍ ፈጣን አጠቃላይ እይታ ይኸውና፡ ምን እንደሆነ፣ እንዴት እንደሚከሰት እና ለምን አስፈላጊ እንደሆነ።

በመጀመሪያ, በጣም አስፈላጊው ነገር: ለምን ፕሮቲኖች ያስፈልጋሉ?

ፕሮቲኖች ወሳኝ መዋቅሮች ናቸው. እነሱ ለሴሎች የግንባታ ቁሳቁስ ብቻ ሳይሆን ለሁሉም ባዮኬሚካላዊ ግብረመልሶች የኢንዛይም ማበረታቻዎች ሆነው ያገለግላሉ። ጊንጦች፣ እነሱ ይሁኑ መዋቅራዊ ወይም ኢንዛይምቲክ, ረጅም ሰንሰለቶች ናቸው አሚኖ አሲዶች, በተወሰነ ቅደም ተከተል ውስጥ ይገኛል. የፕሮቲኖች ተግባራት የሚወሰኑት በፕሮቲን ላይ በተወሰኑ ቦታዎች ላይ የትኞቹ አሚኖ አሲዶች እንደሚገኙ ነው. ለምሳሌ, አንድ ፕሮቲን በአዎንታዊ ኃይል ከተሞላው ሞለኪውል ጋር ማገናኘት ከሚያስፈልገው, ማሰሪያው ቦታ በአሉታዊ አሚኖ አሲዶች የተሞላ መሆን አለበት.

ፕሮቲኖች ተግባራቸውን የሚወስንበትን መዋቅር እንዴት እንደሚያገኙ ለመረዳት የሞለኪውላር ባዮሎጂ መሰረታዊ ነገሮችን እና በሴል ውስጥ ያለውን የመረጃ ፍሰት ማለፍ አለብን።

ምርት, ወይም አገላለጽ ፕሮቲኖች በሂደቱ ይጀምራሉ ግልባጮች. ወደ ጽሑፍ በሚገለበጥበት ጊዜ የዲ ኤን ኤ ድርብ ሄሊክስ የሴል ጄኔቲክ መረጃን የያዘው በከፊል ዊንዶስ ሲሆን ይህም የዲኤንኤ ናይትሮጅን መሰረት ለተባለ ኢንዛይም እንዲገኝ ያስችላል። አር ኤን ኤ polymerase. የአር ኤን ኤ ፖሊሜሬዝ ስራ አር ኤን ኤ ቅጂ ወይም የጂን ግልባጭ ማድረግ ነው። ይህ የጂን ቅጂ ይባላል መልእክተኛ አር ኤን ኤ (ኤምአርኤን)፣ ሴሉላር ፕሮቲን ፋብሪካዎችን ለመቆጣጠር አንድ ነጠላ ሞለኪውል ነው። ራይቦዞምስበማምረት ላይ የተሰማሩ, ወይም ስርጭት ፕሮቲኖች.

Ribosomes እንደ መሰብሰቢያ ማሽኖች ይሠራሉ - የ mRNA አብነት ወስደው ከሌሎች ትናንሽ አር ኤን ኤ ጋር ያዛምዳሉ። አር ኤን ኤ ማስተላለፍ (tRNA)። እያንዳንዱ tRNA ሁለት ንቁ ክልሎች አሉት - የሶስት መሠረቶች ክፍል ይባላል አንቲኮዶን, እሱም ከኤምአርኤን ተጓዳኝ ኮዶች ጋር መዛመድ አለበት እና ለዚህ የተለየ አሚኖ አሲድ የሚያያዝበት ቦታ ኮዶን. በትርጉም ጊዜ፣ በሪቦዞም ውስጥ ያሉ tRNA ሞለኪውሎች በዘፈቀደ አንቲኮዶን በመጠቀም ከኤምአርኤንኤ ጋር ለማያያዝ ይሞክራሉ። ከተሳካ፣ የቲአርኤንኤ ሞለኪውል አሚኖ አሲዱን ከቀዳሚው ጋር በማያያዝ በኤምአርኤንኤ በተቀመጠው የአሚኖ አሲድ ሰንሰለት ውስጥ ቀጣዩን አገናኝ ይፈጥራል።

ይህ የአሚኖ አሲዶች ቅደም ተከተል የፕሮቲን መዋቅራዊ ተዋረድ የመጀመሪያ ደረጃ ነው ፣ ለዚህም ነው ተብሎ የሚጠራው። የመጀመሪያ ደረጃ መዋቅር. የፕሮቲን ሙሉው ባለ ሶስት አቅጣጫዊ መዋቅር እና ተግባሮቹ በቀጥታ ከዋናው መዋቅር የተገኙ ናቸው, እና በእያንዳንዱ አሚኖ አሲዶች የተለያዩ ባህሪያት እና እርስ በርስ በሚኖራቸው ግንኙነት ላይ የተመሰረተ ነው. ያለ እነዚህ ኬሚካላዊ ባህሪያት እና የአሚኖ አሲድ መስተጋብር; ፖሊፔፕቲዶች ባለ ሶስት አቅጣጫዊ መዋቅር ሳይኖራቸው ቀጥታ ቅደም ተከተሎች ይቆያሉ። ይህ ምግብ በሚበስልበት ጊዜ ሁሉ ሊታይ ይችላል - በዚህ ሂደት ውስጥ ሙቀት አለ denaturation የፕሮቲኖች ሶስት አቅጣጫዊ መዋቅር.

የፕሮቲን ክፍሎች የረጅም ርቀት ትስስር

ቀጣዩ ደረጃ ባለ ሶስት አቅጣጫዊ መዋቅር, ከዋናው በላይ በመሄድ, ብልህ ስም ተሰጥቶታል ሁለተኛ ደረጃ መዋቅር. በአሚኖ አሲዶች መካከል በአንፃራዊ ቅርበት ያለው የሃይድሮጅን ትስስር ያካትታል. የእነዚህ የማረጋጊያ ግንኙነቶች ዋና ይዘት ወደ ሁለት ነገሮች ይወርዳል፡- አልፋ ሄልስ и የቅድመ-ይሁንታ ዝርዝር. የአልፋ ሄሊክስ የ polypeptide በጥብቅ የተጠቀለለ አካባቢን ይመሰርታል፣ የቤታ ሉህ ደግሞ ለስላሳ እና ሰፊ ክልል ይፈጥራል። ሁለቱም ቅርጾች መዋቅራዊ እና ተግባራዊ ባህሪያት አሏቸው, እንደ የአሚኖ አሲዶች ባህሪያት ላይ በመመስረት. ለምሳሌ፣ አልፋ ሄሊክስ በዋነኛነት ሃይድሮፊል አሚኖ አሲዶችን ያካተተ ከሆነ፣ ለምሳሌ arginine ወይም lysine, ከዚያም በአብዛኛው በአብዛኛው በውሃ ምላሾች ውስጥ ይሳተፋል.

በፕሮቲኖች ውስጥ የአልፋ ሄልስ እና የቤታ ሉሆች። ፕሮቲን በሚገለጽበት ጊዜ የሃይድሮጂን ትስስር ይፈጠራል.

እነዚህ ሁለት አወቃቀሮች እና ውህዶቻቸው የሚቀጥለውን የፕሮቲን መዋቅር ደረጃ ይመሰርታሉ - የሶስተኛ ደረጃ መዋቅር. ከሁለተኛ ደረጃ መዋቅር ቀላል ቁርጥራጮች በተለየ, የሶስተኛ ደረጃ መዋቅር በዋናነት በሃይድሮፎቢቲነት ይጎዳል. የአብዛኞቹ ፕሮቲኖች ማዕከሎች እንደ ከፍተኛ ሃይድሮፎቢክ አሚኖ አሲዶች ይይዛሉ አላኒን ወይም ሜቲዮኒን, እና ውሃ በ "ቅባት" ባህሪ ምክንያት ከ radicals ተፈጥሮ የተገለለ ነው. እነዚህ አወቃቀሮች ብዙውን ጊዜ በሴሎች ዙሪያ ባለው የሊፕድ ቢላይየር ሽፋን ውስጥ በተተከሉ ትራንስሜምብራን ፕሮቲኖች ውስጥ ይታያሉ። የፕሮቲኖች ሃይድሮፎቢክ ክልሎች በሜዳው ውስጥ ባለው የሰባ ክፍል ውስጥ በቴርሞዳይናሚካላዊ ተረጋግተው ይኖራሉ ፣

እንዲሁም የሶስተኛ ደረጃ መዋቅሮች መረጋጋት በአሚኖ አሲዶች መካከል ባለው የረጅም ርቀት ትስስር ይረጋገጣል። የእንደዚህ አይነት ግንኙነቶች አንጋፋ ምሳሌ ነው። ዲሰልፋይድ ድልድይብዙውን ጊዜ በሁለት የሳይስቴይን ራዲካልስ መካከል ይከሰታል. የደንበኛ ፀጉር ላይ perm ሂደት ወቅት አንድ ፀጉር ሳሎን ውስጥ የበሰበሰ እንቁላል እንደ ትንሽ ነገር አሽተው ከሆነ, ከዚያም ይህ ፀጉር ውስጥ የተካተቱ ኬራቲን ያለውን ሦስተኛ መዋቅር ከፊል denaturation ነበር, ይህም ጋር disulfide ቦንድ ቅነሳ በኩል የሚከሰተው. ድኝ-የያዘ እርዳታ ቲዮል ድብልቆች.

የሶስተኛ ደረጃ መዋቅር እንደ ሃይድሮፎቢሲቲ ወይም ዲሰልፋይድ ቦንዶች ባሉ የረዥም ጊዜ መስተጋብሮች የተረጋጋ ነው።

Disulfide ቦንዶች መካከል ሊከሰት ይችላል ሳይስቴይን ራዲካልስ በተመሳሳይ የ polypeptide ሰንሰለት ውስጥ, ወይም ከተለያዩ የተሟሉ ሰንሰለቶች በሳይስቴይን መካከል. በተለያዩ ሰንሰለቶች መካከል ያሉ ግንኙነቶች ይመሰረታሉ quaternary የፕሮቲን መዋቅር ደረጃ. የኳተርን መዋቅር ጥሩ ምሳሌ ነው። ሄሞግሎቢን በደምህ ውስጥ ነው. እያንዳንዱ የሂሞግሎቢን ሞለኪውል አራት ተመሳሳይ ግሎቢኖች፣ የፕሮቲን ክፍሎች ያሉት ሲሆን እያንዳንዳቸው በፖሊፔፕታይድ ውስጥ በዲሰልፋይድ ድልድይ ውስጥ በተወሰነ ቦታ ላይ ይያዛሉ እንዲሁም ብረት ካለው የሂም ሞለኪውል ጋር የተቆራኘ ነው። አራቱም ግሎቢኖች በኢንተር ሞለኪውላር ዲሰልፋይድ ድልድይ የተገናኙ ናቸው፣ እና ሙሉው ሞለኪውል በአንድ ጊዜ ከበርካታ የአየር ሞለኪውሎች ጋር በአንድ ጊዜ እስከ አራት ይገናኛል እና እንደ አስፈላጊነቱ ሊለቃቸው ይችላል።

ለበሽታ መድኃኒት ፍለጋ መዋቅሮችን ሞዴል ማድረግ

የ polypeptide ሰንሰለቶች በትርጉም ጊዜ ወደ መጨረሻው ቅርፅ መታጠፍ ይጀምራሉ, እያደገ ያለው ሰንሰለት ከሪቦዞም ሲወጣ, ልክ እንደ የማስታወሻ-ቅይጥ ሽቦ ሲሞቅ ውስብስብ ቅርጾችን ሊይዝ ይችላል. ነገር ግን፣ እንደ ሁሌም በባዮሎጂ፣ ነገሮች ያን ያህል ቀላል አይደሉም።

በብዙ ህዋሶች ውስጥ የተገለበጡ ጂኖች ከትርጉም በፊት ሰፊ አርትዖት ይደረጋሉ ፣ ይህም የፕሮቲን መሰረታዊ መዋቅርን ከዘረመል ንፁህ የመነሻ ቅደም ተከተል ጋር በእጅጉ ይለውጣል። በዚህ ሁኔታ, የትርጉም ዘዴዎች ብዙውን ጊዜ ሞለኪውላር ቻፕሮኖች, ፕሮቲኖች ከጅማሬው የ polypeptide ሰንሰለት ጋር በጊዜያዊነት እንዲተሳሰሩ እና ምንም አይነት መካከለኛ ቅርጽ እንዳይይዙ የሚከለክሉ ፕሮቲኖች እርዳታ ይሰጣሉ, ከዚያ በኋላ ወደ መጨረሻው መሄድ አይችሉም.

ይህ ሁሉ የፕሮቲን የመጨረሻውን ቅርፅ መተንበይ ቀላል ስራ አይደለም ለማለት ነው. ለብዙ አሥርተ ዓመታት, የፕሮቲኖችን አወቃቀር ለማጥናት ብቸኛው መንገድ እንደ ኤክስ ሬይ ክሪስታሎግራፊ ባሉ አካላዊ ዘዴዎች ነው. የባዮፊዚካል ኬሚስቶች የፕሮቲን ማጠፍያ ሞዴሎችን መገንባት የጀመሩት እ.ኤ.አ. በ1960ዎቹ መገባደጃ ላይ አልነበረም፣ በዋናነት በሁለተኛ ደረጃ መዋቅር ሞዴሊንግ ላይ ያተኮሩ ነበሩ። እነዚህ ዘዴዎች እና ዘሮቻቸው ከዋናው መዋቅር በተጨማሪ እጅግ በጣም ብዙ የግብዓት መረጃዎችን ይፈልጋሉ - ለምሳሌ የአሚኖ አሲድ ትስስር ማዕዘኖች ሰንጠረዦች ፣ የሃይድሮፎቢሲቲ ዝርዝሮች ፣ የተከሰሱ ግዛቶች ፣ እና በዝግመተ ለውጥ ጊዜዎች ላይ መዋቅር እና ተግባርን እንኳን መጠበቅ - ሁሉም ለ ምን እንደሚሆን መገመት የመጨረሻው ፕሮቲን ይመስላል.

ለሁለተኛ ደረጃ የመዋቅር ትንበያ የዛሬው የማስላት ዘዴዎች፣ ለምሳሌ በ Folding@Home አውታረመረብ ላይ የሚሰሩ፣ 80% ያህል ትክክለኛነት ይሰራሉ—ይህም የችግሩን ውስብስብነት ግምት ውስጥ በማስገባት በጣም ጥሩ ነው። እንደ SARS-CoV-2 spike ፕሮቲን ባሉ ፕሮቲኖች ላይ በተገመቱ ሞዴሎች የመነጨ መረጃ ከቫይረሱ አካላዊ ጥናቶች ጋር ይነፃፀራል። በውጤቱም, የፕሮቲን ትክክለኛውን መዋቅር ማግኘት እና ምናልባትም ቫይረሱ ወደ ተቀባይ አካላት እንዴት እንደሚያያዝ ይረዱ. angiotensin የሚቀይር ኢንዛይም 2 በመተንፈሻ አካላት ውስጥ ወደ ሰውነት ውስጥ የሚገባ ሰው። ይህንን መዋቅር ማወቅ ከቻልን, ማሰርን የሚከለክሉ እና ኢንፌክሽንን የሚከላከሉ መድሃኒቶችን ማግኘት እንችላለን.

የፕሮቲን ታጣፊ ምርምር የብዙ በሽታዎች እና ኢንፌክሽኖች የመረዳታችን እምብርት ሲሆን በቅርብ ጊዜ በእድገት ሲፈነዳ ያየነውን ኮቪድ-19ን እንዴት ማሸነፍ እንደምንችል ለማወቅ Folding@Home ኔትወርክን ብንጠቀም እንኳን ኔትወርኩ አሸነፈ። ለረጅም ጊዜ ሥራ ፈት አትሁን ፣ ሥራ ። እንደ አልዛይመር በሽታ ወይም ‹Creutzfeldt-Jakob› በሽታ ፣ ብዙውን ጊዜ በስህተት የእብድ ላም በሽታ ተብሎ የሚጠራው በደርዘን የሚቆጠሩ የፕሮቲን ተሳስቶ በሽታዎች ስር ያሉትን የፕሮቲን ዘይቤዎችን ለማጥናት በጣም ተስማሚ የሆነ የምርምር መሳሪያ ነው። እና ሌላ ቫይረስ በማይቀርበት ጊዜ እንደገና መዋጋት ለመጀመር ዝግጁ እንሆናለን።

ምንጭ: hab.com