தற்போதைய கோவிட்-19 தொற்றுநோய், ஹேக்கர்கள் மகிழ்ச்சியுடன் தாக்கும் பல சிக்கல்களை உருவாக்கியுள்ளது. 3டி அச்சிடப்பட்ட முகக் கவசங்கள் மற்றும் வீட்டில் தயாரிக்கப்பட்ட மருத்துவ முகமூடிகள் முதல் முழு மெக்கானிக்கல் வென்டிலேட்டரை மாற்றுவது வரை, யோசனைகளின் ஓட்டம் ஊக்கமளிப்பதாகவும் இதயத்தை வெப்பப்படுத்துவதாகவும் இருந்தது. அதே நேரத்தில், மற்றொரு பகுதியில் முன்னேற முயற்சிகள் இருந்தன: வைரஸை எதிர்த்துப் போராடுவதை நோக்கமாகக் கொண்ட ஆராய்ச்சியில்.
வெளிப்படையாக, தற்போதைய தொற்றுநோயை நிறுத்துவதற்கும், அடுத்தடுத்து வரும் அனைத்து நோய்களையும் விஞ்சுவதற்கும் மிகப்பெரிய சாத்தியம், பிரச்சனையின் மூலத்தை அடைய முயற்சிக்கும் அணுகுமுறையில் உள்ளது. இந்த "உங்கள் எதிரியை அறிந்து கொள்ளுங்கள்" அணுகுமுறை Folding@Home கம்ப்யூட்டிங் திட்டத்தால் எடுக்கப்பட்டது. மில்லியன் கணக்கான மக்கள் திட்டத்தில் கையெழுத்திட்டுள்ளனர் மற்றும் அவர்களின் செயலிகள் மற்றும் GPU களின் செயலாக்க சக்தியில் சிலவற்றை நன்கொடையாக வழங்குகின்றனர், இதனால் வரலாற்றில் மிகப்பெரிய [விநியோகிக்கப்பட்ட] சூப்பர் கம்ப்யூட்டர் உருவாக்கப்படுகிறது.
ஆனால் இந்த exaflops அனைத்தும் எதற்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன? ஏன் இப்படி கம்ப்யூட்டிங் சக்தியை வீச வேண்டும் ? இங்கே என்ன வகையான உயிர்வேதியியல் வேலை செய்கிறது, புரதங்கள் ஏன் மடிக்க வேண்டும்? புரோட்டீன் மடிப்பு பற்றிய விரைவான கண்ணோட்டம் இங்கே: அது என்ன, அது எப்படி நடக்கிறது மற்றும் ஏன் முக்கியமானது.
முதலில், மிக முக்கியமான விஷயம்: புரதங்கள் ஏன் தேவை?
புரதங்கள் முக்கிய கட்டமைப்புகள். அவை உயிரணுக்களுக்கான கட்டுமானப் பொருளை வழங்குவது மட்டுமல்லாமல், கிட்டத்தட்ட அனைத்து உயிர்வேதியியல் எதிர்வினைகளுக்கும் நொதி வினையூக்கிகளாகவும் செயல்படுகின்றன. அணில், அவர்கள் இருக்கட்டும் அல்லது , நீண்ட சங்கிலிகள் , ஒரு குறிப்பிட்ட வரிசையில் அமைந்துள்ளது. புரதத்தின் செயல்பாடுகள் புரதத்தின் சில இடங்களில் அமினோ அமிலங்கள் அமைந்துள்ளன என்பதை தீர்மானிக்கின்றன. உதாரணமாக, ஒரு புரதம் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட மூலக்கூறுடன் பிணைக்கப்பட வேண்டும் என்றால், பிணைப்பு தளம் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அமினோ அமிலங்களால் நிரப்பப்பட வேண்டும்.
புரதங்கள் அவற்றின் செயல்பாட்டை தீர்மானிக்கும் கட்டமைப்பை எவ்வாறு பெறுகின்றன என்பதைப் புரிந்து கொள்ள, மூலக்கூறு உயிரியலின் அடிப்படைகள் மற்றும் கலத்தில் உள்ள தகவல்களின் ஓட்டம் ஆகியவற்றை நாம் பார்க்க வேண்டும்.
உற்பத்தி, அல்லது புரதங்கள் செயல்முறையுடன் தொடங்குகிறது . டிரான்ஸ்கிரிப்ஷனின் போது, உயிரணுவின் மரபணு தகவல்களைக் கொண்ட DNA இரட்டை ஹெலிக்ஸ், பகுதியளவு அவிழ்த்து, DNAவின் நைட்ரஜன் தளங்கள் எனப்படும் நொதிக்கு கிடைக்க அனுமதிக்கிறது. . ஆர்என்ஏ பாலிமரேஸின் வேலை ஒரு மரபணுவின் ஆர்என்ஏ நகல் அல்லது டிரான்ஸ்கிரிப்ஷனை உருவாக்குவதாகும். என்று அழைக்கப்படும் ஒரு மரபணுவின் இந்த நகல் (எம்ஆர்என்ஏ), உள்செல்லுலார் புரோட்டீன் தொழிற்சாலைகளைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கு ஏற்ற ஒற்றை மூலக்கூறு ஆகும், உற்பத்தியில் ஈடுபட்டுள்ளவர்கள், அல்லது புரதங்கள்.
ரைபோசோம்கள் அசெம்பிளி மெஷின்கள் போல் செயல்படுகின்றன - அவை எம்ஆர்என்ஏ டெம்ப்ளேட்டை எடுத்து மற்ற சிறிய ஆர்என்ஏ துண்டுகளுடன் பொருத்துகின்றன, (டிஆர்என்ஏ) ஒவ்வொரு டிஆர்என்ஏவும் இரண்டு செயலில் உள்ள பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது - மூன்று தளங்களின் ஒரு பகுதி அழைக்கப்படுகிறது , இது mRNA இன் தொடர்புடைய கோடன்களுடன் பொருந்த வேண்டும், மேலும் இதற்கென குறிப்பிட்ட ஒரு அமினோ அமிலத்தை பிணைப்பதற்கான தளம் . மொழிபெயர்ப்பின் போது, ரைபோசோமில் உள்ள டிஆர்என்ஏ மூலக்கூறுகள் தோராயமாக ஆன்டிகோடான்களைப் பயன்படுத்தி எம்ஆர்என்ஏவுடன் பிணைக்க முயல்கின்றன. வெற்றியடைந்தால், tRNA மூலக்கூறு அதன் அமினோ அமிலத்தை முந்தையவற்றுடன் இணைத்து, mRNA ஆல் குறியிடப்பட்ட அமினோ அமிலங்களின் சங்கிலியில் அடுத்த இணைப்பை உருவாக்குகிறது.
அமினோ அமிலங்களின் இந்த வரிசை புரதக் கட்டமைப்பு படிநிலையின் முதல் நிலை ஆகும், அதனால்தான் இது அழைக்கப்படுகிறது . ஒரு புரதத்தின் முழு முப்பரிமாண அமைப்பும் அதன் செயல்பாடுகளும் முதன்மைக் கட்டமைப்பிலிருந்து நேரடியாகப் பெறப்படுகின்றன, மேலும் ஒவ்வொரு அமினோ அமிலங்களின் பல்வேறு பண்புகள் மற்றும் அவற்றின் பரஸ்பர தொடர்புகளைப் பொறுத்தது. இந்த இரசாயன பண்புகள் மற்றும் அமினோ அமில தொடர்புகள் இல்லாமல், அவை முப்பரிமாண அமைப்பு இல்லாமல் நேரியல் தொடர்களாக இருக்கும். நீங்கள் உணவை சமைக்கும் ஒவ்வொரு முறையும் இதைக் காணலாம் - இந்த செயல்பாட்டில் வெப்பம் உள்ளது புரதங்களின் முப்பரிமாண அமைப்பு.
புரத பாகங்களின் நீண்ட தூர பிணைப்புகள்
முப்பரிமாண கட்டமைப்பின் அடுத்த நிலை, முதன்மையான ஒன்றைத் தாண்டி, ஒரு புத்திசாலித்தனமான பெயர் கொடுக்கப்பட்டது . இது ஒப்பீட்டளவில் நெருங்கிய செயலின் அமினோ அமிலங்களுக்கு இடையிலான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உள்ளடக்கியது. இந்த உறுதிப்படுத்தும் தொடர்புகளின் முக்கிய சாராம்சம் இரண்டு விஷயங்களுக்கு கீழே வருகிறது: и . ஆல்பா ஹெலிக்ஸ் பாலிபெப்டைட்டின் இறுக்கமான சுருள் பகுதியை உருவாக்குகிறது, பீட்டா தாள் மென்மையான, பரந்த பகுதியை உருவாக்குகிறது. இரண்டு அமைப்புகளும் அவற்றின் அமினோ அமிலங்களின் பண்புகளைப் பொறுத்து கட்டமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டு பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, ஆல்பா ஹெலிக்ஸ் முக்கியமாக ஹைட்ரோஃபிலிக் அமினோ அமிலங்களைக் கொண்டிருந்தால் அல்லது , பின்னர் அது பெரும்பாலும் நீர்நிலை எதிர்வினைகளில் பங்கேற்கும்.
புரதங்களில் ஆல்பா ஹெலிகள் மற்றும் பீட்டா தாள்கள். புரத வெளிப்பாட்டின் போது ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் உருவாகின்றன.
இந்த இரண்டு கட்டமைப்புகளும் அவற்றின் சேர்க்கைகளும் புரத கட்டமைப்பின் அடுத்த கட்டத்தை உருவாக்குகின்றன - . இரண்டாம் நிலை கட்டமைப்பின் எளிய துண்டுகள் போலல்லாமல், மூன்றாம் நிலை அமைப்பு முக்கியமாக ஹைட்ரோபோபசிட்டியால் பாதிக்கப்படுகிறது. பெரும்பாலான புரதங்களின் மையங்களில் ஹைட்ரோபோபிக் அமினோ அமிலங்கள் உள்ளன அல்லது , மற்றும் தீவிரவாதிகளின் "க்ரீஸ்" தன்மை காரணமாக நீர் அங்கிருந்து விலக்கப்படுகிறது. இந்த கட்டமைப்புகள் பெரும்பாலும் செல்களை சுற்றியுள்ள லிப்பிட் பைலேயர் மென்படலத்தில் பதிக்கப்பட்ட டிரான்ஸ்மேம்பிரேன் புரதங்களில் தோன்றும். புரதங்களின் ஹைட்ரோபோபிக் பகுதிகள் மென்படலத்தின் கொழுப்புப் பகுதிக்குள் வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக நிலையானதாக இருக்கும், அதே சமயம் புரதத்தின் ஹைட்ரோஃபிலிக் பகுதிகள் இருபுறமும் உள்ள நீர் சூழலுக்கு வெளிப்படும்.
மேலும், அமினோ அமிலங்களுக்கு இடையே உள்ள நீண்ட தூர பிணைப்புகளால் மூன்றாம் நிலை கட்டமைப்புகளின் நிலைத்தன்மை உறுதி செய்யப்படுகிறது. அத்தகைய இணைப்புகளுக்கு ஒரு சிறந்த எடுத்துக்காட்டு , பெரும்பாலும் இரண்டு சிஸ்டைன் ரேடிக்கல்களுக்கு இடையில் நிகழ்கிறது. வாடிக்கையாளரின் தலைமுடியில் பெர்ம் செயல்முறையின் போது சிகையலங்கார நிலையத்தில் அழுகிய முட்டைகள் போன்ற வாசனையை நீங்கள் உணர்ந்தால், இது முடியில் உள்ள கெரட்டின் மூன்றாம் நிலை கட்டமைப்பின் ஒரு பகுதி சிதைவாகும், இது டிஸல்பைட் பிணைப்பைக் குறைப்பதன் மூலம் நிகழ்கிறது. சல்பர் கொண்ட உதவி கலவைகள்.
ஹைட்ரோபோபிசிட்டி அல்லது டைசல்பைட் பிணைப்புகள் போன்ற நீண்ட தூர இடைவினைகளால் மூன்றாம் நிலை அமைப்பு நிலைப்படுத்தப்படுகிறது.
இடையே டைசல்பைட் பிணைப்புகள் ஏற்படலாம் ஒரே பாலிபெப்டைட் சங்கிலியில் அல்லது வெவ்வேறு முழுமையான சங்கிலிகளிலிருந்து சிஸ்டைன்களுக்கு இடையில் உள்ள தீவிரவாதிகள். வெவ்வேறு சங்கிலிகளுக்கு இடையிலான தொடர்புகள் உருவாகின்றன புரத கட்டமைப்பின் நிலை. குவாட்டர்னரி கட்டமைப்பிற்கு ஒரு சிறந்த உதாரணம் அது உங்கள் இரத்தத்தில் உள்ளது. ஒவ்வொரு ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறிலும் நான்கு ஒத்த குளோபின்கள், புரதப் பாகங்கள் உள்ளன, அவை ஒவ்வொன்றும் பாலிபெப்டைடுக்குள் டைசல்பைட் பாலங்களால் ஒரு குறிப்பிட்ட நிலையில் வைக்கப்படுகின்றன, மேலும் இரும்புச்சத்து கொண்ட ஹீம் மூலக்கூறுடன் தொடர்புடையது. நான்கு குளோபின்களும் இன்டர்மாலிகுலர் டிஸல்பைட் பாலங்களால் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் முழு மூலக்கூறும் ஒரே நேரத்தில் பல காற்று மூலக்கூறுகளுடன் பிணைக்கிறது, நான்கு வரை, மேலும் அவற்றை தேவைக்கேற்ப வெளியிட முடியும்.
நோய்க்கான சிகிச்சையைத் தேடும் மாடலிங் கட்டமைப்புகள்
பாலிபெப்டைட் சங்கிலிகள் மொழிபெயர்ப்பின் போது அவற்றின் இறுதி வடிவத்தில் மடிக்கத் தொடங்குகின்றன, வளரும் சங்கிலி ரைபோசோமில் இருந்து வெளியேறுகிறது, நினைவக-அலாய் கம்பியின் ஒரு பகுதி வெப்பமடையும் போது சிக்கலான வடிவங்களை எடுக்கும். இருப்பினும், உயிரியலில் எப்போதும் போல, விஷயங்கள் அவ்வளவு எளிதல்ல.
பல செல்களில், டிரான்ஸ்கிரிப்ட் செய்யப்பட்ட மரபணுக்கள் மொழிபெயர்ப்பிற்கு முன் விரிவான திருத்தத்திற்கு உட்படுகின்றன, மரபணுவின் தூய அடிப்படை வரிசையுடன் ஒப்பிடும்போது புரதத்தின் அடிப்படை கட்டமைப்பை கணிசமாக மாற்றுகிறது. இந்த வழக்கில், மொழிபெயர்ப்பு வழிமுறைகள் பெரும்பாலும் மூலக்கூறு சாப்பரோன்களின் உதவியைப் பெறுகின்றன, அவை புதிய பாலிபெப்டைட் சங்கிலியுடன் தற்காலிகமாக பிணைக்கப்பட்டு, எந்த இடைநிலை வடிவத்தையும் எடுப்பதைத் தடுக்கின்றன, அதிலிருந்து அவை இறுதி வடிவத்திற்கு செல்ல முடியாது.
ஒரு புரதத்தின் இறுதி வடிவத்தைக் கணிப்பது சாதாரணமான காரியம் அல்ல என்றுதான் சொல்ல வேண்டும். பல தசாப்தங்களாக, எக்ஸ்ரே படிகவியல் போன்ற இயற்பியல் முறைகள் மூலம் புரதங்களின் கட்டமைப்பைப் படிக்க ஒரே வழி இருந்தது. 1960 களின் பிற்பகுதி வரை, உயிர் இயற்பியல் வேதியியலாளர்கள் புரத மடிப்புகளின் கணக்கீட்டு மாதிரிகளை உருவாக்கத் தொடங்கினர், முதன்மையாக இரண்டாம் நிலை அமைப்பு மாடலிங் மீது கவனம் செலுத்தினர். இந்த முறைகள் மற்றும் அவற்றின் வழித்தோன்றல்களுக்கு முதன்மைக் கட்டமைப்பிற்கு கூடுதலாக அதிக அளவு உள்ளீட்டுத் தரவு தேவைப்படுகிறது - எடுத்துக்காட்டாக, அமினோ அமிலப் பிணைப்புக் கோணங்களின் அட்டவணைகள், ஹைட்ரோபோபிசிட்டி பட்டியல்கள், சார்ஜ் செய்யப்பட்ட நிலைகள் மற்றும் பரிணாம கால அளவுகளில் கட்டமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டைப் பாதுகாத்தல் - இவை அனைத்தும் இறுதி புரதம் போல் என்ன நடக்கும் என்று யூகிக்கவும்.
ஃபோல்டிங்@ஹோம் நெட்வொர்க்கில் இயங்குவது போன்ற இரண்டாம் நிலை கட்டமைப்பு முன்கணிப்புக்கான இன்றைய கணக்கீட்டு முறைகள் சுமார் 80% துல்லியத்துடன் வேலை செய்கின்றன - இது சிக்கலின் சிக்கலான தன்மையைக் கருத்தில் கொண்டு மிகவும் நல்லது. SARS-CoV-2 ஸ்பைக் புரதம் போன்ற புரோட்டீன்களில் முன்கணிப்பு மாதிரிகள் மூலம் உருவாக்கப்பட்ட தரவு வைரஸின் உடல் ஆய்வுகளின் தரவுகளுடன் ஒப்பிடப்படும். இதன் விளைவாக, புரதத்தின் சரியான கட்டமைப்பைப் பெறுவது சாத்தியமாகும், ஒருவேளை, வைரஸ் ஏற்பிகளுடன் எவ்வாறு இணைகிறது என்பதைப் புரிந்து கொள்ளலாம். உடலுக்குள் செல்லும் சுவாசக் குழாயில் அமைந்துள்ள ஒரு நபர். இந்த கட்டமைப்பை நாம் கண்டுபிடிக்க முடிந்தால், பிணைப்பைத் தடுக்கும் மற்றும் தொற்றுநோயைத் தடுக்கும் மருந்துகளை நாம் கண்டுபிடிக்க முடியும்.
புரோட்டீன் மடிப்பு ஆராய்ச்சியானது பல நோய்கள் மற்றும் நோய்த்தொற்றுகளைப் பற்றிய நமது புரிதலின் மையத்தில் உள்ளது, நாம் சமீபத்தில் வளர்ச்சியில் வெடிப்பதைக் கண்ட கோவிட்-19 ஐ எவ்வாறு தோற்கடிப்பது என்பதைக் கண்டுபிடிக்க Folding@Home நெட்வொர்க்கைப் பயன்படுத்தினாலும், நெட்வொர்க் வெற்றிபெறும். நீண்ட நேரம் சும்மா இருக்காதே. வேலை. அல்சைமர் நோய் அல்லது க்ரீட்ஸ்ஃபெல்ட்-ஜாகோப் நோய் போன்ற டஜன் கணக்கான புரதம் தவறாக மடியும் நோய்களுக்கு அடியில் இருக்கும் புரத வடிவங்களை ஆய்வு செய்வதற்கு இது மிகவும் பொருத்தமான ஒரு ஆராய்ச்சிக் கருவியாகும். மற்றொரு வைரஸ் தவிர்க்க முடியாமல் தோன்றும்போது, அதை மீண்டும் எதிர்த்துப் போராடத் தயாராக இருப்போம்.
ஆதாரம்: www.habr.com