موجوده COVID-19 جي وبائي مرض ڪيترائي مسئلا پيدا ڪيا آهن جن تي هيڪرز حملو ڪري خوش ٿيا آهن. 3D پرنٽ ٿيل منهن جي شيلڊز ۽ گهر جي طبي ماسڪ کان وٺي مڪمل ميڪيڪل وينٽيليٽر کي تبديل ڪرڻ تائين، خيالن جو وهڪرو متاثر ڪندڙ ۽ دل کي گرم ڪرڻ وارو هو. ساڳئي وقت، ڪوشش ڪئي وئي ته اڳتي وڌڻ جي ٻئي علائقي ۾: تحقيق ۾ مقصد جو مقصد پاڻ وائرس کي منهن ڏيڻ آهي.
ظاهري طور تي، موجوده وبائي مرض کي روڪڻ ۽ ايندڙ سڀني کي اڳتي وڌڻ جي سڀ کان وڏي صلاحيت هڪ اهڙي طريقي ۾ آهي جيڪا مسئلي جي جڙ تائين پهچڻ جي ڪوشش ڪري ٿي. هي "پنهنجي دشمن کي ڄاڻو" جو طريقو فولڊنگ @ هوم ڪمپيوٽنگ پروجيڪٽ پاران ورتو ويو آهي. لکين ماڻهن پروجيڪٽ تي سائن اپ ڪيو آهي ۽ انهن جي پروسيسرز ۽ GPUs جي پروسيسنگ پاور مان ڪجهه عطيو ڪري رهيا آهن، اهڙيء طرح تاريخ ۾ سڀ کان وڏو [تقسيم ٿيل] سپر ڪمپيوٽر ٺاهي رهيا آهن.
پر ڇا واقعي اهي سڀ exaflops لاء استعمال ڪيا ويا آهن؟ اهڙي ڪمپيوٽنگ پاور تي اڇلائڻ ڇو ضروري آهي ؟ ڪهڙي قسم جي بايو ڪيمسٽري هتي ڪم ڪري رهي آهي، ڇو ته پروٽين کي فولڊ ڪرڻ جي ضرورت آهي؟ هتي پروٽين فولڊنگ جو هڪ تڪڙو جائزو آهي: اهو ڇا آهي، اهو ڪيئن ٿئي ٿو، ۽ اهو اهم ڇو آهي.
پهرين، سڀ کان اهم شيء: پروٽين جي ضرورت ڇو آهي؟
پروٽين اهم جوڙجڪ آهن. اهي نه رڳو سيلز لاءِ تعميراتي مواد مهيا ڪن ٿا، پر لڳ ڀڳ سڀني بايو ڪيميڪل رد عملن لاءِ اينزائم ڪيٽيلسٽ طور ڪم ڪن ٿا. گلير، اهي هجن يا ، ڊگها زنجير آهن ، هڪ خاص تسلسل ۾ واقع آهي. پروٽين جا ڪم طئي ڪيا ويندا آهن جن جي ذريعي امينو اسيد پروٽين تي ڪجهه هنڌن تي واقع آهن. جيڪڏهن، مثال طور، هڪ پروٽين کي مثبت طور تي چارج ٿيل ماليڪيول سان پابند ڪرڻ جي ضرورت آهي، پابند سائيٽ لازمي طور تي منفي طور تي چارج ٿيل امينو اسيد سان ڀريل هجي.
اهو سمجهڻ لاءِ ته پروٽين ڪيئن حاصل ڪن ٿا ڍانچي جيڪا انهن جي ڪم جو تعين ڪري ٿي، اسان کي ماليڪيولر حياتيات جي بنيادي ڳالهين ۽ سيل ۾ معلومات جي وهڪري کي سمجهڻ جي ضرورت آهي.
پيداوار، يا پروٽين جي عمل سان شروع ٿئي ٿو . ٽرانسڪرپشن جي دوران، ڊي اين اي ڊبل هيلڪس، جنهن ۾ سيل جي جينياتي معلومات شامل آهي، جزوي طور تي اڻڄاتل، ڊي اين اي جي نائٽروجن بيسز کي هڪ اينزيم لاء دستياب ٿيڻ جي اجازت ڏئي ٿي. . آر اين اي پوليميرس جو ڪم هڪ جين جي آر اين اي ڪاپي، يا ٽرانسڪرپشن ٺاهڻ آهي. هڪ جين جي هن ڪاپي سڏيو ويندو آهي (mRNA)، هڪ واحد ماليڪيول آهي جيڪو انٽرا سيلولر پروٽين جي ڪارخانن کي ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ مثالي آهي، جيڪي پيداوار ۾ مصروف آهن، يا پروٽين.
رائبوسومس اسيمبليءَ جي مشينن وانگر ڪم ڪن ٿا- اهي mRNA ٽيمپليٽ وٺن ٿا ۽ ان کي RNA جي ٻين ننڍڙن ٽڪرن سان ملن ٿا، (tRNA). هر ٽي آر اين اي ۾ ٻه فعال علائقا آهن - ٽن بنيادن جو هڪ حصو سڏيو ويندو آهي ، جنهن کي mRNA جي لاڳاپيل ڪوڊن سان ملائڻ لازمي آهي، ۽ ان لاءِ مخصوص امينو اسيد کي پابند ڪرڻ لاءِ سائيٽ . ترجمي جي دوران، رائبوزوم ۾ ٽي آر اين اي انوول بي ترتيب طور تي اينٽيڪوڊون استعمال ڪندي mRNA سان پابند ڪرڻ جي ڪوشش ڪندا آهن. جيڪڏهن ڪامياب ٿئي ٿو، tRNA ماليڪيول پنهنجي امينو اسيد کي پوئين هڪ سان ڳنڍي ٿو، ايم آر اين اي پاران انڪوڊ ٿيل امينو اسيد جي زنجير ۾ ايندڙ لنڪ ٺاهي ٿو.
امينو اسيد جو هي سلسلو پروٽين جي ساخت جي جوڙجڪ جي پهرين سطح آهي، ان ڪري ان کي سڏيو ويندو آهي. . پروٽين جي پوري ٽن طرفي جوڙجڪ ۽ ان جا ڪم سڌو سنئون بنيادي ڍانچي مان نڪتل آهن، ۽ هر هڪ امينو اسيد جي مختلف ملڪيتن ۽ انهن جي هڪ ٻئي سان رابطي تي منحصر آهي. انهن ڪيميائي ملڪيتن ۽ امينو اسيد جي رابطي کان سواء، اهي ٽي-dimensional ڍانچي کان سواءِ لڪيريءَ جا تسلسل رهندا. اهو ڏسي سگهجي ٿو هر وقت جڏهن توهان کاڌو کائيندا آهيو - هن عمل ۾ حرارتي آهي پروٽين جي ٽن-dimensional جوڙجڪ.
پروٽين حصن جي ڊگھي رينج بانڊ
ايندڙ سطح جي ٽن-dimensional جوڙجڪ، پرائمري هڪ کان ٻاهر وڃڻ، هڪ هوشيار نالو ڏنو ويو . اهو شامل آهي هائڊروجن بانڊن جي وچ ۾ نسبتا ويجهي عمل جي امينو اسيد. انهن مستحڪم ڳالهين جو بنيادي جوهر ٻن شين تي اچي ٿو: и . الفا هيلڪس پوليپيپٽائڊ جي مضبوطي سان ٺهيل علائقي کي ٺاهيندي آهي، جڏهن ته بيٽا شيٽ ٺهيل، وسيع علائقو ٺاهيندي آهي. ٻنهي شڪلين ۾ ساختي ۽ فنڪشنل خاصيتون آهن، انهن جي جزن جي امينو اسيد جي خاصيتن تي منحصر آهي. مثال طور، جيڪڏهن الفا هيلڪس بنيادي طور تي هائيڊروفيلڪ امينو اسيد تي مشتمل آهي، جهڙوڪ يا ، پوءِ اهو گهڻو ڪري آبي رد عمل ۾ حصو وٺندو.
الفا هيليڪس ۽ بيٽا شيٽ پروٽين ۾. پروٽين جي اظهار دوران هائيڊروجن بانڊ ٺاهيندا آهن.
اهي ٻئي ڍانچا ۽ انهن جو مجموعو پروٽين جي جوڙجڪ جي ايندڙ سطح کي ٺاهي ٿو - . ثانوي ڍانچي جي سادو ٽڪرن جي برعڪس، ثانوي ڍانچي بنيادي طور تي هائڊرو فوبيڪيت کان متاثر ٿيندي آهي. اڪثر پروٽينن جا مرڪز انتهائي هائيڊروفوبڪ امينو اسيد تي مشتمل هوندا آهن، جهڙوڪ يا ، ۽ ريڊيڪلز جي ”چڪدار“ فطرت جي ڪري اتان پاڻي خارج ڪيو ويو آهي. اهي اڏاوتون اڪثر ڪري ظاهر ٿين ٿيون transmembrane پروٽين ۾ جڙيل lipid bilayer membrane جي چوڌاري سيلن ۾. پروٽين جا هائيڊروفوبڪ علائقا thermodynamically طور تي جھلي جي ٿلهي حصي جي اندر مستحڪم رهندا آهن، جڏهن ته پروٽين جا هائيڊروفوبڪ علائقا ٻنهي پاسن تي آبي ماحول جي سامهون هوندا آهن.
انهي سان گڏ، ثانوي ڍانچي جي استحڪام کي امينو اسيد جي وچ ۾ ڊگهي رينج جي بانڊن جي ذريعي يقيني بڻائي سگهجي ٿي. اهڙن رابطن جو هڪ شاندار مثال آهي ، اڪثر ڪري ٻن سيسٽين ريڊيڪلز جي وچ ۾ ٿيندي آهي. جيڪڏهن توهان ڪنهن ڪلائنٽ جي وارن تي پرم جي عمل دوران هيئر سيلون ۾ سڙيل انڊن وانگر ڪجهه بوءِ محسوس ڪيو، ته اهو بالن ۾ موجود ڪيريٽين جي ٽئين درجي جي جوڙجڪ جو جزوي خراب ٿيڻ هو، جيڪو ڊسلفائيڊ بانڊ جي گهٽتائي سان ٿئي ٿو. سلفر تي مشتمل مدد مرکب.
ٽيٽيري ڍانچي کي ڊگھي رينج جي ڳالهين ذريعي مستحڪم ڪيو ويندو آهي جهڙوڪ هائيڊروفوبيسيٽي يا ڊسلفائيڊ بانڊ
Disulfide بانڊ جي وچ ۾ ٿي سگهي ٿو ساڳي پوليپيپائيڊ زنجير ۾ ريڊيڪل، يا مختلف مڪمل زنجيرن مان سيسٽين جي وچ ۾. مختلف زنجيرن جي وچ ۾ رابطي جو فارم پروٽين جي جوڙجڪ جي سطح. quaternary ساخت جو هڪ بهترين مثال آهي اهو توهان جي رت ۾ آهي. هر هيموگلوبن ماليڪيول ۾ چار هڪجهڙا گلوبين، پروٽين جا حصا هوندا آهن، جن مان هر هڪ خاص پوزيشن ۾ پوليپيپٽائيڊ جي اندر ڊسلفائيڊ پلن ذريعي رکيل هوندو آهي، ۽ اهو پڻ لوهه تي مشتمل هيم ماليڪيول سان جڙيل هوندو آهي. سڀئي چار گلوبين انٽرموليڪيولر ڊسلفائيڊ پلن سان ڳنڍيل آهن، ۽ سڄو ماليڪيول ڪيترن ئي هوائي ماليڪيولن سان هڪ ئي وقت، چئن تائين، ۽ ضرورت موجب انهن کي ڇڏڻ جي قابل هوندو آهي.
بيماري جي علاج جي ڳولا ۾ ماڊلنگ جوڙجڪ
ترجمي دوران پوليپيپٽائيڊ زنجير پنهنجي آخري شڪل ۾ ڦاٿل ٿيڻ شروع ڪن ٿا، جيئن وڌندڙ زنجير رائبوزوم مان نڪرندي آهي، بلڪل ائين جيئن ميموري-الائي تار جو هڪ ٽڪرو جڏهن گرم ٿيڻ تي پيچيده شڪل اختيار ڪري سگهي ٿو. بهرحال، حياتيات ۾ هميشه وانگر، شيون ايترو سادو نه آهن.
ڪيترن ئي خانن ۾، ٽرانسڪرپٽ ٿيل جين ترجمي کان اڳ وسيع ترميمن مان گذري ٿو، خاص طور تي جين جي خالص بنيادي ترتيب جي مقابلي ۾ پروٽين جي بنيادي ڍانچي کي تبديل ڪري ٿو. انهي صورت ۾، ترجمي واري ميڪانيزم اڪثر ڪري ماليڪيولر چپرونز، پروٽينن جي مدد کي شامل ڪن ٿا جيڪي عارضي طور تي نوزائشي پوليپيپٽائيڊ زنجير سان جڙيل آهن ۽ ان کي ڪنهن وچولي شڪل وٺڻ کان روڪيندا آهن، جنهن کان پوء اهي حتمي شڪل ڏانهن منتقل ڪرڻ جي قابل نه هوندا.
اهو سڀ ڪجهه چوڻ لاءِ آهي ته پروٽين جي آخري شڪل جي اڳڪٿي ڪرڻ ڪو معمولي ڪم ناهي. ڏهاڪن تائين، پروٽين جي ساخت جو مطالعو ڪرڻ جو واحد طريقو جسماني طريقن جهڙوڪ ايڪس-ري ڪرسٽلگرافي ذريعي هو. اهو 1960 جي ڏهاڪي جي آخر تائين نه هو ته بايو فزيڪل ڪيمسٽ پروٽين فولڊنگ جا ڪمپيوٽري ماڊل ٺاهڻ شروع ڪيا، بنيادي طور تي ثانوي ساخت جي ماڊلنگ تي ڌيان ڏنو. انهن طريقن ۽ انهن جي اولاد کي بنيادي ڍانچي کان علاوه وڏي مقدار ۾ ان پٽ ڊيٽا جي ضرورت هوندي آهي - مثال طور، امينو اسيد بانڊ جي زاوين جا جدول، هائيڊروفوبيسيٽي جي فهرست، چارج ٿيل رياستون، ۽ ارتقائي وقتن تي ڍانچي ۽ ڪم جو تحفظ - سڀ ڪجهه ترتيب ڏيڻ لاءِ. اندازو لڳايو ته ڇا ٿيندو آخري پروٽين وانگر.
ثانوي ڍانچي جي اڳڪٿي لاءِ اڄ جا ڪمپيوٽري طريقا، جيئن ته Folding@Home نيٽ ورڪ تي هلندڙ آهن، اٽڪل 80٪ درستگي سان ڪم ڪن ٿا- جيڪو تمام سٺو آهي مسئلو جي پيچيدگي تي غور ڪندي. پروٽينن تي اڳڪٿي ڪندڙ ماڊلز پاران تيار ڪيل ڊيٽا جهڙوڪ SARS-CoV-2 اسپائڪ پروٽين جو مقابلو ڪيو ويندو وائرس جي جسماني مطالعي جي ڊيٽا سان. نتيجي طور، اهو ممڪن ٿيندو ته پروٽين جي صحيح ساخت حاصل ڪرڻ ۽، شايد، اهو سمجهڻ ته وائرس ڪيئن ريڪٽرز سان ڳنڍيل آهي. هڪ شخص جيڪو تنفس جي رستي ۾ واقع آهي جيڪو جسم ۾ وڃي ٿو. جيڪڏهن اسان هن ڍانچي کي سمجهي سگهون ٿا، اسان شايد دوا ڳولي سگهون ٿا جيڪي پابندن کي بلاڪ ڪن ۽ انفيڪشن کي روڪين.
پروٽين فولڊنگ ريسرچ اسان جي سمجھ جي دل تي آهي ته اسان جي ڪيترين ئي بيمارين ۽ انفيڪشنن جي باري ۾ آهي ته جيتوڻيڪ جڏهن اسان فولڊنگ @ هوم نيٽ ورڪ استعمال ڪريون ٿا اهو معلوم ڪرڻ لاءِ ته COVID-19 کي ڪيئن شڪست ڏني وڃي ، جنهن کي اسان ڏٺو آهي ته تازو ترقي ۾ ڌماڪو ٿيندو ، نيٽ ورڪ ڪامياب ٿيندو. گهڻو وقت بيڪار نه رهڻ. ڪم. اهو هڪ تحقيقي اوزار آهي جيڪو پروٽين جي نمونن جي مطالعي لاءِ موزون آهي جيڪي درجنين پروٽين جي غلط فولڊنگ بيمارين کي هيٺ آڻين ٿا، جهڙوڪ الزائمر جي بيماري يا مختلف قسم جي ڪريٽزفيلڊٽ-جيڪب بيماري، اڪثر ڪري غلط طور تي چريو ڳئون جي بيماري سڏيو ويندو آهي. ۽ جڏهن ٻيو وائرس ناگزير طور تي ظاهر ٿئي ٿو، اسان ان کي ٻيهر وڙهڻ لاء تيار ٿينداسين.
جو ذريعو: www.habr.com