Ny areti-mifindra COVID-19 amin'izao fotoana izao dia niteraka olana maro izay nahafaly ireo hackers. Avy amin'ny saron-tava vita pirinty 3D sy saron-tava ara-pitsaboana vita an-trano ka hatramin'ny fanoloana ventilator mekanika feno, dia nanentana sy nanafana fo ny fikorianan'ny hevitra. Nandritra izany fotoana izany, nisy ny fikasana handroso amin'ny sehatra hafa: amin'ny fikarohana natao hiadiana amin'ny virus mihitsy.
Raha ny fahitana azy, ny mety indrindra amin'ny fampitsaharana ny areti-mifindra amin'izao fotoana izao sy ny fanaparitahana ny manaraka rehetra dia miankina amin'ny fomba iray izay miezaka ny mipaka amin'ny fototry ny olana. Ity fomba fiasa "fantaro ny fahavalonao" ity dia noraisin'ny tetikasa informatika Folding@Home. Olona an-tapitrisany no nisoratra anarana tamin'ny tetikasa ary manome ny sasany amin'ny herin'ny fanodinana ny processeurs sy ny GPUs, ka namorona ny supercomputer [nozaraina] lehibe indrindra teo amin'ny tantara.
Fa inona marina no ampiasana ireo exaflops rehetra ireo? Nahoana no ilaina ny manipy hery informatika toy izany ? Inona no karazana biochemistry miasa eto, nahoana ny proteinina no mila mivalona mihitsy? Ity misy topimaso haingana momba ny famolahana proteinina: inona izany, ahoana no mitranga ary nahoana izany no zava-dehibe.
Voalohany, ny zava-dehibe indrindra: nahoana no ilaina ny proteinina?
Ny proteinina dia rafitra tena ilaina. Tsy vitan'ny hoe manome fitaovam-panorenana ho an'ny sela izy ireo, fa miasa ho toy ny enzyme catalysts ho an'ny fanehoan-kevitra biolojika rehetra. Squirrels, na izy ireo na , dia rojo vy lava , hita ao anatin'ny filaharana iray. Ny asan'ny proteinina dia voafaritra amin'ny alalan'ny asidra amino misy toerana sasany amin'ny proteinina. Raha toa, ohatra, ny proteinina iray dia mila mifatotra amin'ny molekiola misy fiampangana tsara, dia tsy maintsy feno asidra amino miharatsy ny toerana mamatotra.
Mba hahatakarana ny fomba ahazoan'ny proteinina ny rafitra izay mamaritra ny asany, dia mila mandinika ny fototry ny biolojia molekiola sy ny fikorianan'ny fampahalalana ao amin'ny sela isika.
Famokarana, na proteinina manomboka amin`ny dingana . Mandritra ny transcription, ny ADN double helix, izay misy ny mombamomba ny fototarazo ao amin'ny sela, dia miala amin'ny ampahany, mamela ny fototry ny azota ao amin'ny ADN ho azon'ny enzyme iray antsoina hoe . Ny asan'ny RNA polymerase dia ny fanaovana kopia RNA, na fandikana, ny fototarazo. Ity dika mitovy amin'ny fototarazo antsoina hoe (mRNA), dia molekiola tokana tsara indrindra amin'ny fanaraha-maso ny orinasa proteinina intracellular, izay mirotsaka amin'ny famokarana, na proteinina.
Ny ribosomes dia miasa toy ny milina famoriana - maka ny mRNA mRNA izy ireo ary mampifanaraka izany amin'ny ampahany kely amin'ny RNA, (tRNA). Ny tRNA tsirairay dia manana faritra roa mavitrika - fizarana misy fototra telo antsoina , izay tsy maintsy mifanandrify amin'ny kodon'ny mRNA, ary toerana hamatotra asidra amine iray manokana ho an'io. . Mandritra ny fandikana, ny molekiolan'ny tRNA ao amin'ny ribosome dia manandrana mifatotra amin'ny mRNA amin'ny fampiasana anticodons. Raha mahomby, ny molekiolan'ny tRNA dia mampifandray ny asidra amine azy amin'ny teo aloha, ka mamorona rohy manaraka ao amin'ny rojo asidra amine voahodidin'ny mRNA.
Io filaharan'ny asidra amine io no ambaratonga voalohany amin'ny ambaratongam-drafitra proteinina, ka izany no antony iantsoana azy. . Ny rafitra telo dimension'ny proteinina iray sy ny asany dia avy amin'ny rafitra voalohany, ary miankina amin'ny toetra samihafa ananan'ny asidra amine tsirairay sy ny fifandraisany amin'izy ireo. Raha tsy misy ireo fananana simika sy fifandraisana amino asidra ireo, izy ireo dia hijanona amin'ny filaharana tsipika tsy misy rafitra telo dimensions. Izany dia hita isaky ny mahandro sakafo - ao anatin'io dingana io dia misy thermal firafitry ny proteinina telo dimensions.
Fatorana lavitr'ireo ampahany proteinina
Ny ambaratonga manaraka amin'ny rafitra telo dimensional, mihoatra ny voalohany, dia nomena anarana marani-tsaina . Tafiditra ao anatin'izany ny fifamatoran'ny hidrôzenina eo amin'ny asidra amino izay misy asa akaiky. Ny tena zava-dehibe amin'ireo fifandraisana mampatanjaka ireo dia miankina amin'ny zavatra roa: и . Ny helix alpha dia mamolavola ny faritra mihodinkodina mafy amin'ny polypeptide, fa ny takelaka beta kosa dia mamorona faritra malama sy midadasika. Samy manana ny toetra ara-drafitra sy ny fiasany izy roa ireo, miankina amin'ny toetran'ny asidra amine. Ohatra, raha ny alpha helix ahitana indrindra ny hydrophilic amino asidra, toy ny na , dia azo inoana fa handray anjara amin'ny fanehoan-kevitry ny rano izy io.
Alpha helices sy beta sheets amin'ny proteinina. Ny fatorana hydrogène dia miforona mandritra ny fanehoana proteinina.
Ireo rafitra roa ireo sy ny fitambaran'izy ireo dia mamorona ny ambaratonga manaraka ny firafitry ny proteinina - . Tsy toy ny sombintsombiny tsotra amin'ny rafitra faharoa, ny firafitry ny tertiary dia misy fiantraikany amin'ny hydrophobicity. Ny foiben'ny ankamaroan'ny proteinina dia misy asidra amine hydrophobic be, toy ny na , ary tsy tafiditra ao ny rano noho ny toetran'ny radikaly "matavy". Ireo rafitra ireo matetika dia miseho amin'ny proteinina transmembrane tafiditra ao amin'ny membrane bilayer lipida manodidina ny sela. Ny faritra hydrophobic amin'ny proteinina dia mijanona amin'ny thermodynamika ao anatin'ny ampahany matavy amin'ny membrane, fa ny faritra hydrophilic amin'ny proteinina dia mibaribary amin'ny tontolo misy rano amin'ny andaniny roa.
Ary koa, ny fahamarinan'ny rafitra tertiary dia azo antoka amin'ny fatorana lava eo amin'ny asidra amine. Ny ohatra mahazatra amin'ny fifandraisana toy izany dia , matetika mitranga eo anelanelan'ny radikaly cystine roa. Raha toa ianao ka mamofona zavatra kely toy ny atody lo ao amin'ny salon volo nandritra ny fomba perm amin'ny volon'ny mpanjifa, dia ny ampahany denaturation ny tertiary firafitry ny keratin ao amin'ny volo, izay mitranga amin'ny alalan'ny fampihenana ny disulfide fatorana amin'ny fanampiana misy solifara fangaro.
Ny firafitry ny tertiary dia miorina amin'ny fifandraisana lavitra toy ny fatorana hydrophobicity na disulfide
Ny fifamatorana disulfide dia mety hitranga eo anelanelan'ny radika ao amin'ny rojo polypeptide mitovy, na eo anelanelan'ny cysteine avy amin'ny rojo feno samy hafa. Miforona ny fifandraisana eo amin'ny rojo samihafa haavon'ny firafitry ny proteinina. Ohatra tsara amin'ny rafitra quaternary dia ao amin'ny ranao izany. Ny molekiolan'ny hemôglôbinina tsirairay dia misy globinina efatra mitovy, ampahany proteinina, ny tsirairay amin'izy ireo dia tazonina amin'ny toerana manokana ao anatin'ny polypeptide amin'ny alalan'ny tetezana disulfide, ary mifandray ihany koa amin'ny molekiola heme misy vy. Ny globinina efatra dia mifamatotra amin'ny tetezana disulfide intermolecular, ary ny molekiola manontolo dia mifatotra amin'ny molekiola rivotra maromaro indray mandeha, hatramin'ny efatra, ary afaka mamoaka azy ireo araka izay ilaina.
Mamolavola rafitra amin'ny fitadiavana fanafody amin'ny aretina
Ny rojo polypeptide dia manomboka miforitra amin'ny endriny farany mandritra ny fandikana, satria ny rojo mitombo dia mivoaka avy amin'ny ribosome, sahala amin'ny tariby misy fitadidiana afaka maka endrika sarotra rehefa mafana. Na izany aza, toy ny mahazatra amin'ny biolojia, tsy dia tsotra ny zavatra.
Ao amin'ny sela maro, ny fototarazo voadika dia mandalo fanovana lehibe alohan'ny fandikana, manova be ny firafitry ny proteinina raha oharina amin'ny filaharan'ny fototarazo madio. Amin'ity tranga ity, ny mekanika fandikan-teny matetika dia mangataka ny fanampian'ny molekiola chaperones, proteinina izay mifatotra vetivety amin'ny rojo polypeptide nascent ary manakana azy tsy haka endrika mpanelanelana, izay tsy ahafahan'izy ireo mandroso mankany amin'ny farany.
Izany rehetra izany dia milaza fa tsy asa kely ny maminavina ny endriky ny proteinina iray. Nandritra ny am-polony taona maro, ny hany fomba handinihana ny firafitry ny proteinina dia tamin'ny alalan'ny fomba ara-batana toy ny crystallography X-ray. Tany amin'ny faramparan'ny taona 1960 vao nanomboka nanamboatra modely kajy momba ny famolahana proteinina ny mpahay simia biophysika, ary nifantoka voalohany tamin'ny famolavolana rafitra faharoa. Ireo fomba ireo sy ny taranany dia mitaky angon-drakitra midadasika be ho fanampin'ny rafitra voalohany - ohatra, tabilao misy zoro fifamatorana amino asidra, lisitry ny hydrophobicity, fanjakana misy fiampangana, ary na dia ny fiarovana ny rafitra sy ny asany mandritra ny vanim-potoanan'ny evolisiona - izany rehetra izany mba eritrereto izay hitranga toa ny proteinina farany.
Ny fomba kajy ankehitriny ho an'ny vinavinan'ny rafitra faharoa, toy ireo mandeha amin'ny tambajotra Folding@Home, dia miasa miaraka amin'ny fahamarinan'ny 80% eo ho eo — izay tena tsara raha jerena ny fahasarotan'ny olana. Ny angon-drakitra novokarin'ny maodely vinavina momba ny proteinina toa ny proteinina spike SARS-CoV-2 dia hampitahaina amin'ny angon-drakitra avy amin'ny fandalinana ara-batana momba ny viriosy. Vokatr'izany dia azo atao ny mahazo ny firafitry ny proteinina marina ary, angamba, hahatakatra ny fomba hidiran'ny viriosy amin'ny mpandray. olona iray ao amin'ny taovam-pisefoana mankany amin'ny vatana. Raha azontsika fantarina io rafitra io, dia mety ho afaka mahita fanafody manakana ny fatorana sy misoroka ny aretina isika.
Ny fikarohana miforitra proteinina dia ivon'ny fahatakarantsika ny aretina sy areti-mifindra maro ka na dia mampiasa ny tambajotra Folding@Home aza isika mba hamantarana ny fomba handresena ny COVID-19, izay hitanay nipoaka tamin'ny fitomboana tato ho ato, dia nandresy ny tambajotra. aza midonana-poana ela. Izy io dia fitaovana fikarohana izay mety tsara amin'ny fandalinana ny lamina proteinina izay miteraka aretina am-polony mifandray amin'ny tsy fahampian'ny proteinina, toy ny aretin'i Alzheimer na karazana aretina Creutzfeldt-Jakob, izay matetika antsoina hoe aretin'ny omby adala. Ary rehefa miseho tsy azo ihodivirana ny viriosy hafa dia ho vonona ny hiady amin'izany indray isika.
Source: www.habr.com