Chruthaigh an phaindéim reatha COVID-19 go leor fadhbanna a raibh hackers sásta ionsaí a dhéanamh orthu. Ó sciatha aghaidh clóite 3D agus maisc leighis baile go dtí athsholáthar aerálaí meicniúil iomlán, bhí sreabhadh na smaointe spreagúil agus croí-théamh. Ag an am céanna, rinneadh iarrachtaí dul chun cinn i réimse eile: i dtaighde a bhí dírithe ar an víreas féin a chomhrac.
De réir dealraimh, tá an poitéinseal is mó chun stop a chur leis an bpaindéim reatha agus dul thar na cinn go léir ina dhiaidh sin i gcur chuige a dhéanann iarracht teacht ar fhréamh na faidhbe. Glacann an tionscadal ríomhaireachta Folding@Home an cur chuige “bíodh aithne agat ar do namhaid” air. Chláraigh na milliúin daoine leis an tionscadal agus tá cuid de chumhacht próiseála a bpróiseálaithe agus GPUanna á mbronnadh acu, rud a chruthaíonn an t-ollríomhaire [dáilte] is mó sa stair.
Ach cad chuige go díreach a n-úsáidtear na heisfhlótaí seo go léir? Cén fáth go bhfuil sé riachtanach a leithéid de chumhacht ríomhaireachta a chaitheamh ag ? Cén cineál bithcheimic atá ag obair anseo, cén fáth ar gá próitéiní a fhilleadh ar chor ar bith? Seo forbhreathnú tapa ar fhilleadh próitéine: cad é, conas a tharlaíonn sé, agus cén fáth go bhfuil sé tábhachtach.
Gcéad dul síos, an rud is tábhachtaí: cén fáth a bhfuil próitéiní ag teastáil?
Is struchtúir ríthábhachtacha iad próitéiní. Ní hamháin go soláthraíonn siad ábhar tógála do chealla, ach feidhmíonn siad freisin mar chatalaíoch einsímí le haghaidh beagnach gach imoibriú bithcheimiceach. Iora, bíodh siad nó , is slabhraí fada iad , atá suite i seicheamh áirithe. Cinntear feidhmeanna próitéiní trína bhfuil aimínaigéid lonnaithe in áiteanna áirithe ar an bpróitéin. Más rud é, mar shampla, gur gá próitéin a cheangal le móilín atá luchtaithe go dearfach, ní mór an suíomh ceangailteach a líonadh le aimínaigéid atá luchtaithe go diúltach.
Chun tuiscint a fháil ar an gcaoi a bhfaigheann próitéiní an struchtúr a chinneann a bhfeidhm, ní mór dúinn dul thar bhunsraith na bitheolaíochta móilíneach agus an sreabhadh faisnéise sa chill.
Táirgeadh, nó Tosaíonn próitéiní leis an bpróiseas . Le linn tras-scríobh, scaoileann an héilics dúbailte DNA, ina bhfuil faisnéis ghéiniteach na cille, go páirteach, rud a ligeann do bhunanna nítrigine an DNA a bheith ar fáil d'einsím ar a dtugtar . Is é post RNA polaiméaráis ná cóip RNA, nó tras-scríobh, de ghéin a dhéanamh. An chóip seo de ghéin ar a dtugtar (mRNA), is móilín aonair é atá oiriúnach chun monarchana próitéine incheallacha a rialú, atá ag gabháil do tháirgeadh, nó próitéiní.
Feidhmíonn ribeasóim mar mheaisíní tionóil - tógann siad an teimpléad mRNA agus meaitseálann siad é le píosaí beaga RNA eile, (tRNA). Tá dhá réigiún gníomhacha ag gach tRNA - cuid de thrí bhonn ar a dtugtar , a chaithfidh a bheith ag teacht leis na codóin chomhfhreagracha den mRNA, agus suíomh chun aimínaigéad sonrach a cheangal chuige seo . Le linn an aistriúcháin, déanann móilíní tRNA sa ribosome iarracht go randamach ceangal a dhéanamh leis an mRNA ag baint úsáide as antascódóin. Má éiríonn leis, ceanglaíonn an móilín tRNA a aimínaigéad leis an gceann roimhe sin, agus cruthaíonn sé an chéad nasc eile sa slabhra aimínaigéid atá ionchódaithe ag mRNA.
Is é an seicheamh aimínaigéid seo an chéad leibhéal den ordlathas struchtúrach próitéine, agus is é sin an fáth a dtugtar é . Díorthaítear struchtúr iomlán tríthoiseach próitéine agus a fheidhmeanna go díreach ón struchtúr príomhúil, agus braitheann siad ar airíonna éagsúla gach ceann de na aimínaigéid agus a n-idirghníomhaíochtaí lena chéile. Gan na hairíonna ceimiceacha agus na hidirghníomhaíochtaí aimínaigéad, d’fhanfaidís ina seichimh líneacha gan struchtúr tríthoiseach. Is féidir é seo a fheiceáil gach uair a chócaíonn tú bia - sa phróiseas seo tá teirmeach struchtúr tríthoiseach próitéiní.
Bannaí fadraoin de chodanna próitéine
Tugadh ainm cliste don chéad leibhéal eile de struchtúr tríthoiseach, ag dul thar an gceann bunscoile . Áiríonn sé naisc hidrigine idir aimínaigéid de ghníomhaíocht sách dlúth. Is é príomhbhunús na n-idirghníomhaíochtaí cobhsaíochta seo ná dhá rud: и . Is é an alfa héilics a fhoirmíonn an réigiún atá coiled go docht den pholaiptíde, agus cruthaíonn an leathán béite an réigiún mín, leathan. Tá airíonna struchtúracha agus feidhmiúla ag an dá fhoirmiú, ag brath ar shaintréithe aimínaigéid comhchodacha. Mar shampla, má tá aimínaigéid hidreafaileacha den chuid is mó san alfa helix, mar shampla nó , ansin is dóichí go mbeidh sé rannpháirteach in imoibrithe uiscí.
Helices alfa agus leatháin béite i bpróitéiní. Foirmíonn bannaí hidrigine le linn léiriú próitéine.
Cruthaíonn an dá struchtúr seo agus a dteaglaim an chéad leibhéal eile de struchtúr próitéine - . Murab ionann agus blúirí simplí de struchtúr tánaisteach, tá struchtúr treasach tionchar go príomha ag hydrophobicity. Tá aimínaigéid an-hidreafóbach, mar shampla, i lárionaid fhormhór na bpróitéiní nó , agus tá uisce eisiata ó ann mar gheall ar nádúr "gréisceach" na fréamhacha. Is minic a bhíonn na struchtúir seo le feiceáil i bpróitéiní transmembrane atá leabaithe sa membrane déchiseal lipid sna cealla máguaird. Fanann réigiúin hidreafóbach na próitéiní cobhsaí go teirmidinimiciúla taobh istigh den chuid sailleacha den membrane, agus tá réigiúin hidreafaileacha an phróitéin nochta don timpeallacht uiscí ar an dá thaobh.
Chomh maith leis sin, déantar cobhsaíocht na struchtúr treasach a áirithiú trí bhannaí fadraoin idir aimínaigéid. Is sampla clasaiceach de naisc den sórt sin , a tharlaíonn go minic idir dhá radacach cistéineach. Má boladh tú rud beag cosúil le uibheacha lofa i salon gruaige le linn nós imeachta perm ar ghruaig an chliaint, ansin ba é seo dínádúrú páirteach ar struchtúr treasach an keratin atá sa ghruaig, a tharlaíonn trí bhannaí disulfide a laghdú leis an. cabhair a bhfuil sulfair ann meascáin.
Déantar struchtúr treasach a chobhsú trí idirghníomhaíochtaí fadraoin amhail hidreafóbacht nó bannaí déshilfíde
Is féidir le bannaí disulfide tarlú idir fréamhacha sa slabhra polaipeiptíde céanna, nó idir cistéin ó shlabhraí iomlána éagsúla. Idirghníomhaíochtaí idir slabhraí éagsúla foirm leibhéal struchtúr próitéine. Is sampla iontach é de struchtúr ceathartha tá sé i do chuid fola. Is éard atá i ngach móilín haemaglóibin ná ceithre ghlóibín comhionann, páirteanna próitéine, a bhfuil gach ceann acu i suíomh sonrach laistigh den pholaiptíde ag droichid disulfide, agus tá baint aige freisin le móilín heme ina bhfuil iarann. Tá na ceithre ghlóibín ceangailte le droichid déshilfíde idirmhóilíneacha, agus ceanglaíonn an móilín iomlán le roinnt móilíní aeir ag an am céanna, suas le ceithre, agus tá sé in ann iad a scaoileadh mar is gá.
Struchtúir a shamhaltú sa tóir ar leigheas ar ghalar
Tosaíonn slabhraí polaipeiptíde a fhilleadh isteach ina gcruth deiridh le linn an aistriúcháin, de réir mar a fhágann an slabhra atá ag fás an ribosome, cosúil le píosa de shreang cóimhiotal cuimhne is féidir le cruthanna casta a ghlacadh nuair a théitear é. Mar sin féin, mar a bhíonn i gcónaí sa bhitheolaíocht, níl rudaí chomh simplí sin.
I go leor cealla, déantar eagarthóireacht fhairsing ar ghéinte tras-scríofa roimh aistriúchán, ag athrú go suntasach struchtúr bunúsach na próitéine i gcomparáid le seicheamh bonn íon na géine. Sa chás seo, is minic a fhaigheann meicníochtaí aistritheacha cabhair ó chaperones móilíneacha, próitéiní a cheanglaíonn go sealadach leis an slabhra polaipeiptíde nascent agus a chuireann cosc air aon fhoirm idirmheánach a ghlacadh, as a sin ní bheidh siad in ann bogadh ar aghaidh go dtí an ceann deiridh.
Is éard atá i gceist leis seo go léir a rá nach tasc fánach é cruth deiridh próitéine a thuar. Ar feadh na mblianta, ba é an t-aon bhealach chun staidéar a dhéanamh ar struchtúr próitéiní trí mhodhanna fisiceacha cosúil le criostalagrafaíocht X-gha. Ní go dtí deireadh na 1960idí a thosaigh poitigéirí bithfhisiceacha ar mhúnlaí ríomhaireachtúla fillte próitéine a thógáil, ag díriú go príomha ar shamhaltú struchtúir thánaisteach. Éilíonn na modhanna seo agus a sliocht méideanna ollmhóra sonraí ionchuir sa bhreis ar an struchtúr príomhúil - mar shampla, táblaí uillinneacha bannaí aimínaigéad, liostaí de hidreafóbacht, stáit luchtaithe, agus fiú caomhnú struchtúir agus feidhm thar scálaí ama éabhlóideach - go léir d'fhonn a buille faoi thuairim cad a tharlóidh cuma an próitéin deiridh.
Oibríonn modhanna ríomha an lae inniu chun struchtúir thánaisteach a thuar, mar iad siúd a ritheann ar an líonra Folding@Home, le cruinneas thart ar 80% - rud atá sách maith ag cur san áireamh castacht na faidhbe. Déanfar comparáid idir sonraí arna nginiúint ag samhlacha réamh-mheastacháin ar phróitéiní ar nós próitéin spíc SARS-CoV-2 le sonraí ó staidéir fhisiceacha ar an víreas. Mar thoradh air sin, beifear in ann struchtúr cruinn an phróitéin a fháil agus, b'fhéidir, tuiscint a fháil ar an gcaoi a mbaineann an víreas le gabhdóirí duine atá lonnaithe sa chonair riospráide a théann isteach sa chorp. Más féidir linn an struchtúr seo a dhéanamh amach, b'fhéidir go mbeimid in ann teacht ar dhrugaí a chuireann bac ar an gceangal agus a chuireann cosc ar ionfhabhtú.
Tá taighde um fhilleadh próitéine ag croílár ár dtuiscint ar an oiread sin galair agus ionfhabhtuithe go fiú nuair a bhainimid úsáid as an líonra Folding@Home le fáil amach conas an ceann is fearr a fháil ar COVID-19, rud atá feicthe againn ag pléascadh san fhás le déanaí, beidh an líonra ag dul don líonra. t bheith díomhaoin ar feadh i bhfad. Uirlis taighde í atá feiliúnach go maith chun staidéar a dhéanamh ar na patrúin próitéine atá mar bhonn leis na dosaenacha de ghalair mhífhillteacha próitéine, amhail galar Alzheimer nó an galar athraitheach Creutzfeldt-Jakob, ar a dtugtar galar bó mheabhair go minic. Agus nuair a thagann víreas eile le feiceáil go dosheachanta, beimid réidh le tosú ag troid arís.
Foinse: will.com