වර්තමාන COVID-19 වසංගතය හැකර්වරුන් ප්‍රහාර කිරීමට සතුටු වන ගැටළු රාශියක් නිර්මාණය කර ඇත. ත්රිමාණ මුද්‍රිත මුහුණු ආවරණ සහ ගෙදර හැදූ වෛද්‍ය වෙස් මුහුණු සිට සම්පූර්ණ යාන්ත්‍රික වාතාශ්‍රය ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීම දක්වා, අදහස් ප්‍රවාහය ප්‍රබෝධමත් සහ හද උණුසුම් කරවන සුළු විය. ඒ අතරම, වෙනත් ක්ෂේත්‍රයක ඉදිරියට යාමට උත්සාහ කරන ලදී: වෛරසයට එරෙහිව සටන් කිරීම අරමුණු කරගත් පර්යේෂණවල.
පෙනෙන විදිහට, වර්තමාන වසංගතය නැවැත්වීමට සහ පසුව ඇති වූ සියල්ල අභිබවා යාමට ඇති ලොකුම විභවය පවතින්නේ ගැටලුවේ මුලට යාමට උත්සාහ කරන ප්‍රවේශයක් තුළ ය. මෙම "ඔබේ සතුරා දැනගන්න" ප්‍රවේශය Folding@Home පරිගණක ව්‍යාපෘතිය මගින් ගනු ලැබේ. මිලියන සංඛ්‍යාත ජනතාවක් මෙම ව්‍යාපෘතියට අත්සන් කර ඇති අතර ඔවුන්ගේ ප්‍රොසෙසරවල සහ GPU වල සැකසුම් බලය පරිත්‍යාග කරමින්, ඉතිහාසයේ විශාලතම [බෙදා හරින ලද] සුපිරි පරිගණකය නිර්මාණය කරයි.
නමුත් මෙම exaflops හරියටම භාවිතා කරන්නේ කුමක් සඳහාද? එවැනි පරිගණක බලයක් විසි කිරීම අවශ්ය වන්නේ ඇයි? ? මෙහි ක්‍රියාත්මක වන්නේ කුමන ආකාරයේ ජෛව රසායනයද, ප්රෝටීන කිසිසේත් නැමිය යුතු වන්නේ ඇයි? ප්රෝටීන් නැමීම පිළිබඳ ඉක්මන් දළ විශ්ලේෂණයක් මෙන්න: එය කුමක්ද, එය සිදුවන්නේ කෙසේද සහ එය වැදගත් වන්නේ ඇයි.
පළමුව, වඩාත්ම වැදගත් දෙය: ප්රෝටීන අවශ්ය වන්නේ ඇයි?
ප්රෝටීන් අත්‍යවශ්‍ය ව්‍යුහයකි. ඒවා සෛල සඳහා ගොඩනැගිලි ද්‍රව්‍ය ලබා දෙනවා පමණක් නොව, සියලුම ජෛව රසායනික ප්රතික්රියා සඳහා එන්සයිම උත්ප්‍රේරක ලෙසද සේවය කරයි. ලේනුන්, ඔවුන් වේවා හෝ , දිගු දම්වැල් වේ , නිශ්චිත අනුපිළිවෙලක පිහිටා ඇත. ප්රෝටීන වල ක්‍රියාකාරිත්වය තීරණය වන්නේ ප්රෝටීන් මත ඇතැම් ස්ථානවල ඇමයිනෝ අම්ල පිහිටා ඇති ආකාරයෙනි. උදාහරණයක් ලෙස, ප්‍රෝටීනයක් ධන ආරෝපිත අණුවකට බැඳීමට අවශ්ය නම්, බන්ධන ස්ථානය සෘණ ආරෝපිත ඇමයිනෝ අම්ල වලින් පිරවිය යුතුය.
ප්රෝටීන ඒවායේ ක්‍රියාකාරිත්වය තීරණය කරන ව්යුහය ලබා ගන්නේ කෙසේද යන්න තේරුම් ගැනීමට, අපි අණුක ජීව විද්යාවේ මූලික කරුණු සහ සෛලයේ තොරතුරු ගලායාම හරහා යා යුතුය.
නිෂ්පාදනය, හෝ ප්රෝටීන් ක්රියාවලිය ආරම්භ වේ . පිටපත් කිරීමේදී, සෛලයේ ප්‍රවේණික තොරතුරු අඩංගු DNA ද්විත්ව හෙලික්ස්, අර්ධ වශයෙන් ලිහිල් වන අතර, DNA හි නයිට්‍රජන් භෂ්ම එන්සයිමයක් වෙත ලබා ගැනීමට ඉඩ සලසයි. . RNA පොලිමරේස් වල කාර්යය වන්නේ ජානයක RNA පිටපතක් හෝ පිටපත් කිරීමක් සෑදීමයි. මෙම ජානයේ පිටපත ලෙස හැඳින්වේ (mRNA), අන්තර් සෛලීය ප්රෝටීන් කර්මාන්තශාලා පාලනය කිරීම සඳහා කදිම තනි අණුවකි. නිෂ්පාදනයේ නියැලී සිටින අය හෝ ප්රෝටීන්.
රයිබසෝම එකලස් කිරීමේ යන්ත්‍ර මෙන් ක්‍රියා කරයි - ඒවා mRNA අච්චුව ගෙන එය අනෙකුත් කුඩා RNA කැබලිවලට ගැලපේ. (tRNA). සෑම tRNA එකකටම සක්‍රීය කලාප දෙකක් ඇත - පාද තුනක කොටසක් ලෙස හැඳින්වේ , එය mRNA හි අනුරූප කෝඩෝනවලට ගැළපිය යුතු අතර, මේ සඳහා විශේෂිත වූ ඇමයිනෝ අම්ලයක් බන්ධනය කිරීමේ අඩවියකි. . පරිවර්තනය අතරතුර, රයිබසෝමයේ ඇති tRNA අණු අහඹු ලෙස ප්‍රතිකෝඩෝන භාවිතයෙන් mRNA වෙත බැඳීමට උත්සාහ කරයි. සාර්ථක නම්, tRNA අණුව එහි ඇමයිනෝ අම්ලය පෙර එකට සම්බන්ධ කරයි, mRNA මගින් කේතනය කරන ලද ඇමයිනෝ අම්ල දාමයේ ඊළඟ සබැඳිය සාදයි.
මෙම ඇමයිනෝ අම්ල අනුක්‍රමය ප්රෝටීන් ව්යුහාත්මක ධුරාවලියේ පළමු මට්ටම වන අතර එය හැඳින්වෙන්නේ එබැවිනි. . ප්‍රෝටීනයක සම්පූර්ණ ත්රිමාණ ව්යුහය සහ එහි ක්‍රියාකාරීත්වය ප්රාථමික ව්‍යුහයෙන් සෘජුවම ව්‍යුත්පන්න වී ඇති අතර, එක් එක් ඇමයිනෝ අම්ලවල විවිධ ගුණාංග සහ ඒවායේ අන්තර් ක්‍රියා මත රඳා පවතී. මෙම රසායනික ගුණ සහ ඇමයිනෝ අම්ල අන්තර්ක්‍රියා නොමැතිව, ඒවා ත්‍රිමාන ව්‍යුහයකින් තොරව රේඛීය අනුපිළිවෙලවල් ලෙස පවතිනු ඇත. ඔබ ආහාර පිසින සෑම අවස්ථාවකම මෙය දැකිය හැකිය - මෙම ක්රියාවලිය තුළ තාප පවතී ප්රෝටීන වල ත්රිමාණ ව්යුහය.
ප්රෝටීන් කොටස්වල දිගු දුර බන්ධන
ත්‍රිමාන ව්යුහයේ ඊළඟ මට්ටම, ප්රාථමික එකෙන් ඔබ්බට යමින්, දක්ෂ නමක් ලබා දී ඇත . එයට සාපේක්ෂව සමීප ක්‍රියාකාරී ඇමයිනෝ අම්ල අතර හයිඩ්‍රජන් බන්ධන ඇතුළත් වේ. මෙම ස්ථායීකරණ අන්තර්ක්‍රියා වල ප්‍රධාන සාරය කරුණු දෙකකට පැමිණේ: и . ඇල්ෆා හෙලික්ස් පොලිපෙප්ටයිඩයේ තදින් දඟර ඇති කලාපය සාදයි, බීටා පත්රය සුමට, පුළුල් කලාපයක් සාදයි. මෙම සංයුති දෙකටම ව්යුහාත්මක සහ ක්‍රියාකාරී ගුණ ඇත, ඒවායේ සංඝටක ඇමයිනෝ අම්ලවල ලක්ෂණ අනුව. උදාහරණයක් ලෙස, ඇල්ෆා හෙලික්ස් ප්‍රධාන වශයෙන් හයිඩ්‍රොෆිලික් ඇමයිනෝ අම්ල වලින් සමන්විත වේ නම්, වැනි හෝ , එවිට එය බොහෝ විට ජලීය ප්රතික්රියා වලට සහභාගී වනු ඇත.
ප්රෝටීන වල ඇල්ෆා හෙලිස් සහ බීටා ෂීට්. ප්රෝටීන් ප්රකාශනය අතරතුර හයිඩ්‍රජන් බන්ධන ඇතිවේ.
මෙම ව්‍යුහ දෙක සහ ඒවායේ සංයෝජන ප්රෝටීන ව්යුහයේ ඊළඟ මට්ටම සාදයි - . ද්විතියික ව්යුහයේ සරල කොටස් මෙන් නොව, තෘතියික ව්යුහය ප්‍රධාන වශයෙන් ජලභීතිකාව මගින් බලපායි. බොහෝ ප්රෝටීන වල මධ්‍යස්ථානවල අධික ජලභීතික ඇමයිනෝ අම්ල අඩංගු වේ හෝ , සහ රැඩිකල්වල "මේද" ස්වභාවය නිසා ජලය එතැනින් බැහැර කරනු ලැබේ. මෙම ව්‍යුහයන් බොහෝ විට සෛල අවට ඇති ලිපිඩ ද්වී ස්ථර පටලයේ තැන්පත් වී ඇති ට්‍රාන්ස්මෙම්බ්‍රේන් ප්රෝටීන වල දක්නට ලැබේ. ප්රෝටීන වල ජලභීතික කලාප පටලයේ මේද කොටස තුළ තාප ගතික වශයෙන් ස්ථායීව පවතින අතර ප්‍රෝටීනයේ ජලභීතික කලාප දෙපස ජලීය පරිසරයට නිරාවරණය වේ.
එසේම, ඇමයිනෝ අම්ල අතර දිගු පරාස බන්ධන මගින් තෘතීයික ව්යුහයන්ගේ ස්ථාවරත්වය සහතික කෙරේ. එවැනි සම්බන්ධතා සඳහා සම්භාව්ය උදාහරණයක් , බොහෝ විට සිස්ටීන් රැඩිකලුන් දෙකක් අතර සිදු වේ. සේවාලාභියෙකුගේ හිසකෙස් සඳහා පර්ම් ක්‍රියා පටිපාටියක් අතරතුර ඔබට කොණ්ඩා මෝස්තර ශාලාවක කුණු වූ බිත්තර වැනි සුවඳක් දැනුනේ නම්, මෙය හිසකෙස් වල අඩංගු කෙරටින් වල තෘතීයික ව්යුහයේ අර්ධ විනාශයක් වන අතර එය ඩයිසල්ෆයිඩ් බන්ධන අඩු කිරීම හරහා සිදු වේ. සල්ෆර් අඩංගු උපකාරය මිශ්රණ.
තෘතියික ව්යුහය හයිඩ්‍රොෆෝබිසිටි හෝ ඩයිසල්ෆයිඩ් බන්ධන වැනි දිගු පරාස අන්තර්ක්‍රියා මගින් ස්ථායී වේ.
අතර ඩයිසල්ෆයිඩ් බන්ධන ඇති විය හැක එකම පොලිපෙප්ටයිඩ දාමයේ රැඩිකල්, හෝ විවිධ සම්පූර්ණ දාම සිට cysteine අතර. විවිධ දාම අතර අන්තර්ක්‍රියා සාදයි ප්රෝටීන් ව්යුහයේ මට්ටම. චතුරස්‍ර ව්යුහය සඳහා කදිම නිදසුනකි එය ඔබගේ රුධිරයේ ඇත. සෑම හීමොග්ලොබින් අණුවක්ම සමාන ග්ලෝබින් හතරකින්, ප්රෝටීන් කොටස් වලින් සමන්විත වන අතර, ඒ සෑම එකක්ම ඩයිසල්ෆයිඩ් පාලම් මගින් පොලිපෙප්ටයිඩය තුළ නිශ්චිත ස්ථානයක තබා ඇති අතර යකඩ අඩංගු හීම් අණුවක් සමඟ ද සම්බන්ධ වේ. ග්ලෝබින් හතරම අන්තර් අණුක ඩයිසල්ෆයිඩ් පාලම් මගින් සම්බන්ධ කර ඇති අතර, සම්පූර්ණ අණුව එකවර වායු අණු කිහිපයකට, හතරක් දක්වා බන්ධනය වන අතර අවශ්ය පරිදි ඒවා මුදා හැරීමට සමත් වේ.
රෝග සඳහා පිළියමක් සෙවීම සඳහා ආකෘති නිර්මාණය
පරිවර්තන අතරතුර පොලිපෙප්ටයිඩ දාම ඒවායේ අවසාන හැඩයට නැමීමට පටන් ගනී, වැඩෙන දාමය රයිබසෝමයෙන් පිටවන බැවින්, මතකය-මිශ්‍ර ලෝහ වයර් කැබැල්ලක් රත් වූ විට සංකීර්ණ හැඩයන් ගත හැකිය. කෙසේ වෙතත්, ජීව විද්යාවේ සෑම විටම මෙන්, දේවල් එතරම් සරල නැත.
බොහෝ සෛල තුළ, පිටපත් කරන ලද ජාන පරිවර්තනයට පෙර පුළුල් සංස්කරණයකට භාජනය වන අතර, ජානයේ පිරිසිදු පාද අනුපිළිවෙලට සාපේක්ෂව ප්‍රෝටීනයේ මූලික ව්යුහය සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් කරයි. මෙම අවස්ථාවේ දී, පරිවර්තන යාන්ත්‍රණයන් බොහෝ විට නව පොලිපෙප්ටයිඩ දාමයට තාවකාලිකව බන්ධනය වන අතර එය කිසිදු අතරමැදි ස්වරූපයක් ගැනීමෙන් වළක්වන අණුක චැපෙරෝන්, ප්රෝටීන වල සහාය ලබා ගනී, එයින් ඔවුන්ට අවසාන එක වෙත යාමට නොහැකි වනු ඇත.
ප්‍රෝටීනයක අවසාන හැඩය පුරෝකථනය කිරීම සුළුපටු කාර්යයක් නොවන බව මේ සියල්ලෙන් පැවසිය යුතුය. දශක ගණනාවක් තිස්සේ ප්රෝටීන වල ව්යුහය අධ්‍යයනය කළ හැකි එකම ක්‍රමය වූයේ X-ray ස්ඵටික විද්‍යාව වැනි භෞතික ක්‍රම මගිනි. 1960 ගණන්වල අගභාගයේදී ජෛව භෞතික රසායන විද්‍යාඥයින් ප්රෝටීන් නැමීමේ පරිගණක ආකෘති තැනීමට පටන් ගත්තේ, මූලික වශයෙන් ද්විතියික ව්‍යුහ ආකෘති නිර්මාණය කෙරෙහි අවධානය යොමු කරමිනි. මෙම ක්‍රම සහ ඒවායින් පැවත එන්නන් සඳහා ප්රාථමික ව්‍යුහයට අමතරව අතිවිශාල ආදාන දත්ත ප්‍රමාණයක් අවශ්ය වේ - නිදසුනක් ලෙස, ඇමයිනෝ අම්ල බන්ධන කෝණ වගු, ජලභීතිකාව ලැයිස්තු, ආරෝපිත තත්වයන්, සහ පරිණාමීය කාල පරාසයන් මත ව්යුහය සහ ක්‍රියාකාරිත්වය පවා සංරක්ෂණය කිරීම - සියල්ල සඳහා අවසාන ප්‍රෝටීනය මෙන් පෙනෙන්නේ කුමක් සිදුවේදැයි අනුමාන කරන්න.
Folding@Home ජාලයේ ක්‍රියාත්මක වන ද්විතියික ව්‍යුහ අනාවැකි සඳහා අද පවතින පරිගණක ක්‍රම, 80%ක පමණ නිරවද්‍යතාවයකින් ක්‍රියා කරයි—එය ගැටලුවේ සංකීර්ණත්වය සලකා බැලීමේදී ඉතා හොඳයි. SARS-CoV-2 ස්පයික් ප්රෝටීන් වැනි ප්රෝටීන පිළිබඳ පුරෝකථන ආකෘති මගින් ජනනය කරන දත්ත වෛරසය පිළිබඳ භෞතික අධ්‍යයනයන්හි දත්ත සමඟ සංසන්දනය කරනු ඇත. එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, ප්‍රෝටීනයේ නිශ්චිත ව්යුහය ලබා ගැනීමටත්, වෛරසය ප්‍රතිග්‍රාහකවලට සම්බන්ධ වන ආකාරය තේරුම් ගැනීමටත් හැකි වනු ඇත. ශරීරයට ඇතුළු වන ශ්වසන පත්රිකාවේ පිහිටා ඇති පුද්ගලයෙක්. අපට මෙම ව්යුහය හඳුනාගත හැකි නම්, බන්ධනය අවහිර කරන සහ ආසාදනය වැලැක්වීමට ඖෂධ සොයා ගැනීමට අපට හැකි වනු ඇත.
ප්රෝටීන් නැමීමේ පර්යේෂණ බොහෝ රෝග සහ ආසාදන පිළිබඳ අපගේ අවබෝධයේ හදවත වන අතර, මෑත කාලීනව වර්ධනයේ පුපුරා යන බව අප දුටු COVID-19 පරාජය කරන්නේ කෙසේදැයි සොයා ගැනීමට Folding@Home ජාලය භාවිතා කරන විට පවා ජාලය ජය ගනී. දිගු කාලයක් නිශ්චලව නොසිටින්න, වැඩ කරන්න. එය ඇල්සයිමර් රෝගය හෝ බොහෝ විට වැරදි ලෙස පිස්සු ගව රෝගය ලෙස හඳුන්වන Creutzfeldt-Jakob රෝගය වැනි ප්රෝටීන වැරදි ලෙස නැමෙන රෝග දුසිම් ගණනකට යටින් පවතින ප්රෝටීන රටා අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා හොඳින් ගැලපෙන පර්යේෂණ මෙවලමකි. තවත් වෛරසයක් අනිවාර්යයෙන්ම දිස් වූ විට, අපි නැවත එයට එරෙහිව සටන් කිරීමට සූදානම් වෙමු.
මූලාශ්රය: www.habr.com