Πτυσσόμενα μόρια πρωτεϊνών. Γιατί η πρωτεϊνική αλυσίδα βρίσκει τη μόνη σωστή τοποθέτηση μεταξύ πολλών επιλογών. Τι είναι κοινό σε πρωτεΐνες και σύμπαν
Στη διαδικασία της σύνθεσης των πολυπεπτιδικών αλυσίδων, μεταφέρονται μέσω μεμβρανών, όταν συναρμολογούν ολιγομερείς πρωτεΐνες, προκύπτουν ενδιάμεσες ασταθή διαμορφώσεις, επιρρεπείς σε συσσωμάτωση. Στο πρόσφατα συνθετικό πολυπεπτίδιο υπάρχουν πολλές υδρόφοβες ρίζες, οι οποίες στην τρισδιάστατη δομή κρύβονται μέσα στο μόριο. Συνεπώς, κατά τη στιγμή του σχηματισμού μιας φυσικής διαμόρφωσης, τα υπολείμματα αμινοξέων με την αντίδραση με ορισμένες πρωτεΐνες πρέπει να διαχωριστούν από τις ίδιες ομάδες άλλων πρωτεϊνών.
Σε όλους τους γνωστούς οργανισμούς από το Prokaryotov σε υψηλότερες ευκαρυώτες, βρέθηκαν πρωτεΐνες, ικανές να δεσμεύουν τις πρωτεΐνες που βρίσκονται σε ασταθές, επιρρεπείς σε συσσωμάτωση. Είναι σε θέση να σταθεροποιήσουν τη διαμόρφωση τους, παρέχοντας πτυσσόμενες πρωτεΐνες. Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάστηκαν "Chaperons".
1. Ταξινόμηση συνοδηγιών (W)
Σύμφωνα με το μοριακό βάρος, όλοι οι συνομιλίες μπορούν να χωριστούν σε 6 κύριες ομάδες:
υψηλού μοριακού βάρους, με μοριακό βάρος 100 έως 110 kD.
W-90 - με μοριακό βάρος από 83 έως 90 CD.
W-70 - με μοριακό βάρος από 66 έως 78 kd.
Σχόλια χαμηλού μοριακού βάρους με μοριακό βάρος από 15 έως 30 kD.
Μεταξύ των παρεκκλήσι διακρίνονται: οι συνταγματικές πρωτεΐνες (υψηλή βασική σύνθεση των οποίων δεν εξαρτάται από αγχωτικές επιδράσεις στα κύτταρα του σώματος) και επαγώγιμου, η σύνθεση του οποίου είναι ασθενής υπό κανονικές συνθήκες, αλλά κατά τη διάρκεια των αγχωτικών επιδράσεων στην κυψέλη αυξάνεται απότομα . Οι επαγωγόμενες shaperons αναφέρονται σε "πρωτεΐνες θερμαινόμενων κραδασμών", η ταχεία σύνθεση του οποίου σημειώνεται σε όλα σχεδόν τα κύτταρα που υποβάλλονται σε τυχόν αγχωτικές επιδράσεις. Η ονομασία "πρωτεΐνες θερμού κλονισμού" προέκυψε ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι για πρώτη φορά αυτές οι πρωτεΐνες βρέθηκαν σε κύτταρα που εκτέθηκαν σε υψηλή θερμοκρασία.
2. Ο ρόλος των συνομιλίων σε πτυσσόμενες πρωτεΐνες
Στη σύνθεση πρωτεϊνών, η Ν-τερματική περιοχή του πολυπεπτιδίου συντίθεται νωρίτερα από την περιοχή C-τερματικού. Για να σχηματίσει μια διαμόρφωση πρωτεΐνης, απαιτείται πλήρης αλληλουχία αμινοξέων. Συνεπώς, κατά τη διάρκεια της σύνθεσης της πρωτεΐνης στον ριβόσωμα, η προστασία των αντιδραστικών ριζών (ειδικά υδρόφοβη) πραγματοποιείται με W-70.
Το W-70 είναι μια κατηγορία υψηλού κυκλώματος πρωτεϊνών, η οποία υπάρχει σε όλα τα κύτταρα του κυττάρου: κυτταρόπλασμα, πυρήνα, er, μιτοχόνδρια. Στην περιοχή του καρβοξυλικού άκρου της απλής πολυπεπτιδικής αλυσίδας των αποσπαστικών, υπάρχει ένα οικόπεδο που σχηματίζεται από τα αμινοξέα με τη μορφή αυλάκωσης. Είναι σε θέση να αλληλεπιδράσει με τα τμήματα των πρωτεϊνικών μορίων και να αναπτυχθούν πολυπεπτιδικές αλυσίδες με μήκος 7-9 αμινοξέων εμπλουτισμένα με υδρόφοβες ρίζες. Στη συνθετική πολυπεπτιδική αλυσίδα, οι θέσεις αυτές συναντώνται γύρω από κάθε 16 αμινοξέα.
Η αναδίπλωση πολλών πρωτεϊνών υψηλού μοριακού βάρους που έχουν μια πολύπλοκη διαμόρφωση (για παράδειγμα, μια δομή τομέα) διεξάγεται σε ένα ειδικό χώρο που σχηματίζεται από W-60. W-60 Λειτουργία με τη μορφή ενός ολιγομερούς σύμπλεγμα που αποτελείται από 14 υπομονάδες (Εικ. 1-23).
EC-60 Μορφή 2 δαχτυλίδια, καθένα από τα οποία αποτελείται από 7 υπομονάδες συνδεδεμένες μεταξύ τους. Η υπομονάδα S-60 αποτελείται από 3 τομείς: κορυφαίο (πάνω), ενδιάμεσο και ισημερινό. Ο κορυφαίος τομέας έχει ένα αριθμό υδρόφοβων υπολειμμάτων που βλέπουν τους δακτυλίους που σχηματίζονται από υπομονάδες. Η ισημερινός τομέας έχει ένα οικόπεδο δέσμευσης με ΑΤΡ και έχει δραστικότητα ATP-AZNA, δηλ. Είναι ικανό να υδρολυώνει ΑΤΡ σε ADP και H3P4.
Το σύμπλεγμα σμήξης έχει υψηλή συγγένεια για πρωτεΐνες, στην επιφάνεια των οποίων υπάρχουν στοιχεία χαρακτηριστικά των μη χρωματισμένων μορίων (κυρίως περιοχές εμπλουτισμένες με υδρόφοβες ρίζες). Βρίσκοντας στην κοιλότητα του συμπλόκου συνοδευτικού στοιχείου, η πρωτεΐνη δεσμεύεται με υδρόφοβες ρίζες των κορυφαίων τμημάτων του W-60. Σε ένα συγκεκριμένο μέσο αυτής της κοιλότητας, μεμονωμένα από άλλα κυτταρικά μόρια υπάρχει μια προτομή της πιθανής διαμόρφωσης της πρωτεΐνης, μέχρις ότου βρεθεί η μόνη, εντοπίζεται η ενέργεια της πιο κερδοφόρας διαμόρφωσης.
Η απελευθέρωση πρωτεΐνης με τη σχηματισμένη φυσική διαμόρφωση συνοδεύεται από υδρόλυση του ΑΤΡ στον ισημερινό τομέα. Εάν η πρωτεΐνη δεν απέκτησε μια εγγενή διαμόρφωση, τότε επανίδεται με το σύμπλεγμα του Shaperone. Μια τέτοια εξαρτώμενη από τη Shapernese αναδίπλωση πρωτεϊνών απαιτεί το κόστος μιας μεγάλης ποσότητας ενέργειας.
Έτσι, η σύνθεση και η αναδίπλωση των πρωτεϊνών προχωρούν με τη συμμετοχή διαφορετικών ομάδων αποσπαστικών που εμποδίζουν τις ανεπιθύμητες αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών με άλλα μόρια κυττάρων και τους συνοδεύουν στον τελικό σχηματισμό της φυσικής δομής.
4. Ασθένειες που σχετίζονται με παραβίαση πτυσσόμενων πρωτεϊνών
Οι υπολογισμοί έδειξαν ότι μόνο ένα μικρό μέρος θεωρητικά πιθανών παραλλαγών πολυπεπτιδικών αλυσίδων μπορεί να διαρκέσει μία σταθερή χωρική δομή. Οι περισσότερες από αυτές τις πρωτεΐνες μπορούν να λάβουν πολλές διαμορφώσεις με περίπου την ίδια ενέργεια Gibbs, αλλά με διαφορετικές ιδιότητες. Η κύρια δομή της πλειοψηφίας των γνωστών πρωτεϊνών που επιλέγεται από την εξέλιξη εξασφαλίζει την εξαιρετική σταθερότητα μιας διαμόρφωσης.
Ωστόσο, ορισμένες υδατοδιαλυτές πρωτεΐνες με συνθήκες αλλάζουν μπορούν να αποκτήσουν τη διαμόρφωση της κακώς διαλυτού ικανό για συσσωμάτωση μορίων που σχηματίζουν ινωτικά ιζήματα στα κύτταρα, που αναφέρονται ως αμυλοειδές (από το LAT. amylum -άμυλο). Ακριβώς όπως το άμυλο, οι αποθέσεις αμυλοειδούς ανιχνεύονται όταν ζωγραφίζεστε με ύφασμα ιωδίου. Αυτό μπορεί να συμβεί:
με υπερπαραγωγή ορισμένων πρωτεϊνών, με αποτέλεσμα τη συγκέντρωσή τους στο κύτταρο.
Εάν στα κύτταρα τους ή στον σχηματισμό πρωτεϊνών σε αυτά, ικανά να επηρεάσουν τη διαμόρφωση άλλων μορίων πρωτεϊνών.
Κατά την ενεργοποίηση της πρωτεόλυσης των φυσιολογικών πρωτεϊνών του σώματος, με το σχηματισμό αδιάλυτο, με κλίση της συσσωμάτωσης των θραυσμάτων.
Ως αποτέλεσμα των σημειακών μεταλλάξεων στην πρωτεϊνική δομή.
Ως αποτέλεσμα της εναπόθεσης αμυλοειδούς στα όργανα και τους ιστούς, η δομή και η λειτουργία των κυττάρων διαταράσσονται, παρατηρούνται εκφυλιστικές μεταβολές και η ανάπτυξη συνδετικού ιστού ή γλυκών κυττάρων. Οι ασθένειες αναπτύσσονται, ονομάζονται αμυλοειδή. Για κάθε τύπο αμυλοείδωσης, ένας ορισμένος τύπος αμυλοειδούς είναι χαρακτηριστικός. Επί του παρόντος, περιγράφονται περισσότερες από 15 τέτοιες ασθένειες.
Νόσος του Alzhemer
Η νόσος του Alzhemer είναι η πιο συχνά σημειωμένη βιλοελείωση του νευρικού συστήματος, κατά κανόνα, εντυπωσιακούς ανθρώπους της γήρας και χαρακτηρίζεται από την προοδευτική διαταραχή της μνήμης και της πλήρους υποβάθμισης του ατόμου. Στον εγκεφαλικό ιστό αναβάλλεται α-αμυλιδική - πρωτεΐνη, σχηματίζοντας αδιάλυτα ινίδια, διαταράσσουν τη δομή και τις λειτουργίες των νευρικών κυττάρων. Το α-αμίλμα είναι προϊόν αλλαγών στις συμμορφώσεις της κανονικής πρωτεΐνης του ανθρώπινου σώματος. Δημιουργείται από τον μεγαλύτερο προκάτοχό με μερική πρωτεόλυση και συντίθεται σε πολλούς ιστούς. Αβανταλίτιδα, σε αντίθεση με τον κανονικό προκάτοχό της που περιέχει πολλά τμήματα παρτίδων, έχει μια δευτερεύουσα δομή -Calate δομή, συσσωματώματα με το σχηματισμό αδιάλυτων ινιδίων, ανθεκτικά στη δράση πρωτεολυτικών ενζύμων.
Οι λόγοι για την παραβίαση της πτυσσόμενης φυσικών πρωτεϊνών στον εγκεφαλικό ιστό εξακολουθούν να εντοπίζονται. Ίσως, με την ηλικία, η σύνθεση των συνοδών μειώνεται, ικανή να συμμετέχει στον σχηματισμό και τη συντήρηση της φυσικής πρωτεΐνης, ή η δραστικότητα των πρωτεασών αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της συγκέντρωσης πρωτεϊνών, επιρρεπής στην αλλαγή της διαμόρφωσης.
Διακοσμητικές ασθένειες
Τα πριόνια είναι μια ειδική κατηγορία πρωτεϊνών με μολυσματικές ιδιότητες. Βρίσκοντας στο ανθρώπινο σώμα ή σε αυθόρμητα προκύπτουν σε αυτό, είναι σε θέση να προκαλέσουν σοβαρές ανίατες ασθένειες του ΚΝΣ, που ονομάζονται ασθένειες του Prion. Το όνομα "Prions" προέρχεται από τη συντομογραφία της αγγλικής φράσης Πρωτεϊνικό μολυσματικό σωματίδιο- μολυσματικό σωματίδιο πρωτεΐνης.
Η πυθμένα πρωτεΐνη κωδικοποιείται από την ίδια άδεια με το κανονικό του ανάλογο, δηλ. Έχουν μια πανομοιότυπη πρωτογενή δομή. Εντούτοις, δύο πρωτεΐνες έχουν διαφορετική διαμόρφωση: η πρωτεΐνη πυθμένα χαρακτηρίζεται από υψηλή περιεκτικότητα; », ενώ η κανονική πρωτεΐνη έχει πολλά δισεκατομμύρια οικόπεδα. Επιπροσθέτως, η πρωτεΐνη Booby είναι ανθεκτική στη δράση πρωτεασών και, που εμπίπτουν στο εγκεφαλικό ύφασμα ή με σφυρηλάτηση εκεί αυθόρμητα, συμβάλλει στη μετατροπή μιας κανονικής πρωτεΐνης στο υποσύνολο ως αποτέλεσμα αλληλεπιδράσεων μεταξύ ορείχαλκου. Ο λεγόμενος "πυρήνας πολυμερισμού", που αποτελείται από συγκεντρωτικές πρωτεΐνες πριόν, στις οποίες τα νέα φυσιολογικά πρωτεϊνικά μόρια είναι ικανά να ενώσουν. Ως αποτέλεσμα, οι διαμορφωτικές αναδιατάξεις που χαρακτηρίζουν τις πρωτεΐνες του Prion εμφανίζονται στη χωρική τους δομή.
Υπάρχουν περιπτώσεις κληρονομικών μορφών ασθενειών πριονιών που προκαλούνται από μεταλλάξεις στη δομή αυτής της πρωτεΐνης. Ωστόσο, είναι δυνατόν να μολυνθεί ένα άτομο με πρωτεΐνες πριόν, με αποτέλεσμα μια ασθένεια που οδηγεί στο θάνατο του ασθενούς. Έτσι, ο Κούρου είναι μια ασθένεια της Ένωσης της Νέας Γουινέας της Αβορίγινας, ο επιδημικός χαρακτήρας του οποίου συνδέεται με τον παραδοσιακό κανιβαλισμό σε αυτές τις φυλές και τη μετάδοση μολυσματικής πρωτεΐνης από το ένα άτομο στο άλλο. Σε σχέση με την αλλαγή της εικόνας της ζωής τους, αυτή η ασθένεια έχει εξαφανιστεί σχεδόν.
Ένα εκπληκτικό παιχνίδι ανέπτυξε επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον (ΗΠΑ). Το πρόγραμμα που ονομάζεται Fold.It είναι ένα μοντέλο για τις πτυσσόμενες πρωτεΐνες σε τρισδιάστατες δομές. Gamer πρέπει να προσπαθήσει να το κάνει τον πιο επιτυχημένο τρόπο. Το πρόγραμμα θα φορτωθεί με πραγματικά δεδομένα σε αυτά, απλά εφεύρενα πρωτεΐνες, οι οποίες είναι ακατανόητες όπως διπλωθεί. Τα αποτελέσματα θα περάσουν από το Διαδίκτυο στο κέντρο επεξεργασίας, όπου θα ελεγχθούν σε ένα υπερυπολογιστή (θα είναι από το φθινόπωρο και μέχρι στιγμής το πρόγραμμα έχει ήδη ορίσει τα αινίγματα, οπότε τώρα ενεργεί ως προσομοιωτής).
Στην πραγματικότητα, όλοι οι παίκτες του κόσμου μας περνούν δισεκατομμύρια ανθρώπινων ωρών για άχρηστα για παιχνίδια ανθρωπότητας όπως WOW, Counter-Strike ή Solitaire "Kosyanka". Ταυτόχρονα, θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν την ευφυΐα πιο αποτελεσματικά: για παράδειγμα, γυρίζοντας τις πρωτεΐνες στην οθόνη της οθόνης τους. Αυτό είναι επίσης ενδιαφέρον με τον δικό του τρόπο.
Ένας από τους προγραμματιστές του παιχνιδιού, ο καθηγητής βιοχημεία David Baker, πιστεύει ειλικρινά ότι κάπου στον κόσμο υπάρχουν ταλέντα που έχουν μια συγγενή ικανότητα να υπολογίζουν τα 3D μοντέλα πρωτεϊνών στο μυαλό. Περίπου 12χρονο αγόρι από την Ινδονησία θα δει το παιχνίδι και θα είναι σε θέση να λύσει τα καθήκοντα που δεν είναι ούτε ένα υπερυπολογιστή. Ποιος ξέρει, ίσως τέτοιοι άνθρωποι πραγματικά έχουν;
Κάθε πρωτεΐνη (στο ανθρώπινο σώμα υπάρχουν περισσότερα από 100.000 είδη) είναι ένα μακρύ μόριο. Για να προβλέψει τι θα πάρει μια περίπλοκη μορφή αυτό το μόριο σε ορισμένες συνθήκες (και αν είναι ικανό να πραγματοποιηθεί καθόλου ως σταθερή μορφή) - το καθήκον του υψηλότερου βαθμού πολυπλοκότητας. Η μοντελοποίηση υπολογιστών είναι μια διαδικασία ευαίσθητη σε πόρους, αλλά ταυτόχρονα κρίσιμη στα φαρμακευτικά προϊόντα. Μετά από όλα, χωρίς να γνωρίζουν το σχήμα της πρωτεΐνης δεν μπορεί να προσομοιώσει τις ιδιότητές του. Εάν αυτές οι ιδιότητες είναι χρήσιμες, τότε μπορούν να συντεθούν πρωτεΐνες και στη βάση τους για να δημιουργήσουν νέα αποτελεσματικά παρασκευάσματα, για παράδειγμα, για τη θεραπεία του καρκίνου ή του AIDS (το βραβείο Νόμπελ είναι εγγυημένο και στις δύο περιπτώσεις).
Επί του παρόντος, εκατοντάδες χιλιάδες υπολογιστές σε ένα κατανεμημένο δίκτυο υπολογιστών εργάζονται για την επιτακτική ανάγκη του μοντέλου κάθε νέου πρωτεϊνικού μορίου, αλλά οι επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον προσφέρουν έναν άλλο τρόπο: δεν είναι μια ηλίθια προτομή όλων των επιλογών, αλλά πνευματική ιδέωση μέσω ενός υπολογιστή παιχνίδι. Ο αριθμός των επιλογών μειώνεται κατά τάξιμο μεγέθους και ο υπερυπολογιστής θα κάνει τις σωστές παραμέτρους της αναδίπλωσης πολύ πιο γρήγορα.
Στην τρισδιάστατη "ψυχαγωγία" fold.it μπορεί να παίξει όλα: ακόμη και τα παιδιά και τους γραμματείς που δεν έχουν ιδέα για τη μοριακή βιολογία. Οι προγραμματιστές προσπάθησαν να κάνουν ένα τέτοιο παιχνίδι έτσι ώστε να ήταν ενδιαφέρον για όλους. Και το αποτέλεσμα του παιχνιδιού μπορεί να αποτελέσει τη βάση για το βραβείο Νόμπελ και να σώσει τη ζωή χιλιάδων ανθρώπων.
Το πρόγραμμα κυκλοφορεί σε εκδόσεις στο πλαίσιο Win και Mac. Διανομή διανομής 53 MB
Βιολογική Χημεία Lelevich Vladimir Valerianovich
Πτυσσόμενος
Πτυσσόμενες πρωτεΐνες - Η διαδικασία αναδίπλωσης της πολυπεπτιδικής αλυσίδας στη σωστή χωρική δομή. Στην περίπτωση αυτή, υπάρχει σύγκλιση των απομακρυσμένων υπολειμμάτων αμινοξέων της πολυπεπτιδικής αλυσίδας, οδηγώντας στο σχηματισμό μιας φυσικής δομής. Αυτή η δομή έχει μοναδική βιολογική δραστηριότητα. Επομένως, η αναδίπλωση είναι ένα σημαντικό στάδιο μετασχηματισμού γενετικών πληροφοριών στους μηχανισμούς της λειτουργίας των κυττάρων.
Δομή και λειτουργικός ρόλος των συνομιλιών σε πτυσσόμενες πρωτεΐνες
Στη διαδικασία της σύνθεσης των πολυπεπτιδικών αλυσίδων, μεταφέρονται μέσω μεμβρανών, όταν συναρμολογούν ολιγομερείς πρωτεΐνες, προκύπτουν ενδιάμεσες ασταθή διαμορφώσεις, επιρρεπείς σε συσσωμάτωση. Στο πρόσφατα συνθετικό πολυπεπτίδιο υπάρχουν πολλές υδρόφοβες ρίζες, οι οποίες στην τρισδιάστατη δομή κρύβονται μέσα στο μόριο. Συνεπώς, κατά τη στιγμή του σχηματισμού μιας φυσικής διαμόρφωσης, τα αντιδραστικά υπολείμματα αμινοξέων ορισμένων πρωτεϊνών πρέπει να διαχωριστούν από τις ίδιες ομάδες άλλων πρωτεϊνών.
Σε όλους τους γνωστούς οργανισμούς από το Prokaryotov σε υψηλότερες ευκαρυώτες, βρέθηκαν πρωτεΐνες, ικανές να δεσμεύουν τις πρωτεΐνες που βρίσκονται σε ασταθές, επιρρεπείς σε συσσωμάτωση. Είναι σε θέση να σταθεροποιήσουν τη διαμόρφωση τους, παρέχοντας πτυσσόμενες πρωτεΐνες. Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάστηκαν Shaperonov.
Chaperon ταξινόμηση (W)
Σύμφωνα με το μοριακό βάρος, όλοι οι συνομιλίες μπορούν να χωριστούν σε 6 κύριες ομάδες:
1. Υψηλό μοριακό βάρος, με μοριακό βάρος από 100 έως 110 kDa.
2. WC-90 - με μοριακό βάρος από 83 έως 90 kDa.
3. W-70 - με μοριακό βάρος από 66 έως 78 kDa.
6. Σχόλια χαμηλού μοριακού βάρους με μοριακό βάρος από 15 έως 30 kDa.
Μεταξύ των παρεκκλήσι διακρίνονται: οι συνταγματικές πρωτεΐνες (υψηλή βασική σύνθεση των οποίων δεν εξαρτάται από αγχωτικές επιδράσεις στα κύτταρα του σώματος) και επαγώγιμου, η σύνθεση του οποίου είναι ασθενής υπό κανονικές συνθήκες, αλλά κατά τη διάρκεια των αγχωτικών επιδράσεων στην κυψέλη αυξάνεται απότομα . Οι επαγωγόμενες shaperons ανήκουν στις "πρωτεΐνες θερμικού σοκς", η ταχεία σύνθεση του οποίου σημειώνεται σε όλα σχεδόν τα κύτταρα που υποβάλλονται σε τυχόν αγχωτικά αποτελέσματα. Η ονομασία "πρωτεΐνες θερμού κλονισμού" προέκυψε ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι για πρώτη φορά αυτές οι πρωτεΐνες βρέθηκαν σε κύτταρα που εκτέθηκαν σε υψηλή θερμοκρασία.
Ο ρόλος των συνομιλιών σε πτυσσόμενες πρωτεΐνες
Στη σύνθεση πρωτεϊνών, η Ν-τερματική περιοχή του πολυπεπτιδίου συντίθεται νωρίτερα από την περιοχή C-τερματικού. Για να σχηματίσει μια διαμόρφωση πρωτεΐνης, απαιτείται πλήρης αλληλουχία αμινοξέων. Συνεπώς, κατά τη διάρκεια της σύνθεσης της πρωτεΐνης στον ριβόσωμα, η προστασία των αντιδραστικών ριζών (ειδικά υδρόφοβη) πραγματοποιείται με W-70.
Το WCH-70 είναι μια κατηγορία υψηλού κυκλώματος πρωτεϊνών που υπάρχει σε όλα τα τμήματα του κυττάρου: κυτταρόπλασμα, πυρήνα, μιτοχόνδρια.
Η αναδίπλωση πολλών πρωτεϊνών υψηλού μοριακού βάρους που έχουν μια πολύπλοκη διαμόρφωση (για παράδειγμα, μια δομή τομέα) διεξάγεται σε ένα ειδικό χώρο που σχηματίζεται από W-60. W-60 λειτουργία με τη μορφή ενός ολιγομερούς συμπλόκου που αποτελείται από 14 υπομονάδες.
Το σύμπλεγμα σμήξης έχει υψηλή συγγένεια για πρωτεΐνες, στην επιφάνεια των οποίων υπάρχουν στοιχεία χαρακτηριστικά των μη χρωματισμένων μορίων (κυρίως περιοχές εμπλουτισμένες με υδρόφοβες ρίζες). Βρίσκοντας στην κοιλότητα του συμπλόκου συνοδευτικού στοιχείου, η πρωτεΐνη δεσμεύεται με υδρόφοβες ρίζες των κορυφαίων τμημάτων του W-60. Σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον αυτής της κοιλότητας, μεμονωμένα από άλλα μόρια κυττάρων, η επιλογή των πιθανών διαμορφώσεων πρωτεϊνών συμβαίνει μέχρις ότου βρεθεί η μόνη, η ενεργειακά ευνοϊκότερη διαμόρφωση.
Η απελευθέρωση πρωτεΐνης με τη σχηματισμένη φυσική διαμόρφωση συνοδεύεται από υδρόλυση του ΑΤΡ στον ισημερινό τομέα. Εάν η πρωτεΐνη δεν απέκτησε μια εγγενή διαμόρφωση, τότε επανίδεται με το σύμπλεγμα του Shaperone. Μία τέτοια εξαρτώμενη από τη φωτισμό των πρωτεϊνών απαιτεί το κόστος μεγαλύτερης ποσότητας ενέργειας.
Έτσι, η σύνθεση και η αναδίπλωση των πρωτεϊνών προχωρά με τη συμμετοχή διαφορετικών ομάδων αποσπαστικών που εμποδίζουν τις ανεπιθύμητες αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών με άλλα μόρια κυττάρων και τους συνοδεύουν στον τελικό σχηματισμό της φυσικής δομής.
Ο ρόλος των αποσπαστικών στην προστασία των κυτταρικών πρωτεϊνών από την μετουσίωση των αγχωτικών αποτελεσμάτων
Οι συνομιλίες που εμπλέκονται στην προστασία των κυτταρικών πρωτεϊνών από μετουσιωτικές επιδράσεις, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, αναφέρονται στις πρωτεΐνες θερμικού σοκ (BTSH) και στη βιβλιογραφία συχνά υποδηλώνονται ως HSP (πρωτεΐνη θερμού σοκ).
Υπό τη δράση διαφόρων συντελεστών στρες (υψηλή θερμοκρασία, υποξία, μόλυνση, UFO, η αλλαγή στη μέση του μέσου, η μεταβολή της γραμμομοριακής του μέσου, η επίδραση των τοξικών χημικών ουσιών, των βαρέων μετάλλων κλπ.) Στα κύτταρα , η σύνθεση του BTSH ενισχύεται. Έχοντας υψηλή συγγένεια για υδρόφοβες τομές με μερικώς μετουσιωμένες πρωτεΐνες, μπορεί να επηρεάσουν την πλήρη μετουσίωση τους και να αποκαταστήσουν την φυσική διαμόρφωση των πρωτεϊνών.
Έχει αποδειχθεί ότι η έκθεση βραχυπρόθεσμου στρες αυξάνει την παραγωγή του BTSH και αυξάνει την αντίσταση του σώματος σε μακροπρόθεσμα αγχωτικά αποτελέσματα. Έτσι, η βραχυπρόθεσμη ισχαιμία του καρδιακού μυός κατά τη διάρκεια της περιόδου εκτέλεσης με μέτρια εκπαίδευση αυξάνει σημαντικά τη σταθερότητα του μυοκαρδίου σε μακροχρόνια ισχαιμία. Επί του παρόντος, η αναζήτηση φαρμακολογικών και μοριακών βιολογικών μεθόδων για την ενεργοποίηση της σύνθεσης της BTSH σε κύτταρα θεωρείται υποσχόμενη έρευνα στην ιατρική.
Ασθένειες που σχετίζονται με παραβίαση πτυσσόμενων πρωτεϊνών
Οι υπολογισμοί έδειξαν ότι μόνο ένα μικρό μέρος θεωρητικά πιθανών παραλλαγών πολυπεπτιδικών αλυσίδων μπορεί να διαρκέσει μία σταθερή χωρική δομή. Οι περισσότερες από αυτές τις πρωτεΐνες μπορούν να λάβουν πολλές διαμορφώσεις με περίπου την ίδια ενέργεια Gibbs, αλλά με διαφορετικές ιδιότητες. Η κύρια δομή της πλειοψηφίας των γνωστών πρωτεϊνών που επιλέγονται από την εξέλιξη εξασφαλίζει την εξαιρετική σταθερότητα μιας διαμόρφωσης.
Ωστόσο, ορισμένες υδατοδιαλυτές πρωτεΐνες με συνθήκες αλλάζουν μπορούν να αποκτήσουν τη διαμόρφωση της κακώς διαλυτών, ικανών συνδυασμού μορίων που σχηματίζουν αποθέσεις ινιδίων στα κύτταρα, που αναφέρονται ως αμυλοειδές (από το LAT. Αμυλώματος - άμυλο). Ακριβώς όπως το άμυλο, οι αποθέσεις αμυλοειδούς ανιχνεύονται όταν ζωγραφίζεστε με ύφασμα ιωδίου.
Αυτό μπορεί να συμβεί:
1. Σε περίπτωση υπερπαραγωγής ορισμένων πρωτεϊνών, με αποτέλεσμα τη συγκέντρωσή τους στο κελί.
2. Όταν σε κύτταρα ή ο σχηματισμός πρωτεϊνών σε αυτά, ικανά να επηρεάσουν τη διαμόρφωση άλλων μορίων πρωτεϊνών.
3. Όταν ενεργοποιείτε την πρωτεόλυση των φυσιολογικών πρωτεϊνών του σώματος, με το σχηματισμό αδιάλυτο, με κλίση της συσσωμάτωσης των θραυσμάτων.
4. Ως αποτέλεσμα των σημειακών μεταλλάξεων στη δομή της πρωτεΐνης.
Ως αποτέλεσμα της εναπόθεσης αμυλοειδούς στα όργανα και τους ιστούς, η δομή και η λειτουργία των κυττάρων διαταράσσεται, οι εκφυλιστικές τους μεταβολές και η ανάπτυξη κυττάρων συνδετικού ιστού. Οι ασθένειες αναπτύσσονται, ονομάζεται αμυλοείδωση. Για κάθε τύπο αμυλοείδωσης, ένας ορισμένος τύπος αμυλοειδούς είναι χαρακτηριστικός. Επί του παρόντος, περιγράφονται περισσότερες από 15 τέτοιες ασθένειες.
Άρθρο για τον ανταγωνισμό "Bio / mol / κείμενο": Οι πρωτεΐνες είναι τα κύρια βιολογικά μόρια. Εκτελούν μια ποικιλία διαφορετικών λειτουργιών: καταλυτική, δομική, μεταφορά, υποδοχέας και πολλοί άλλοι. Ακόμα και το γνωστό DNA παίζει μόνο το ρόλο των "δίσκων Flash", διατηρώντας πληροφορίες σχετικά με τις πρωτεΐνες, ενώ οι πρωτεΐνες "αρχεία". Η ζωή στη γη μπορεί να ονομάζεται πρωτεΐνη. Αλλά γνωρίζουμε πραγματικά τη δομή και τη λειτουργία αυτών των ουσιών; Μέχρι τώρα, το μυστικό παραμένει πρωτεΐνη χοιρινού - η διαδικασία της χωρικής συσκευασίας ενός πρωτεϊνικού μορίου, η υιοθέτηση από μια πρωτεΐνη μιας αυστηρά καθορισμένης μορφής στην οποία εκτελεί τις λειτουργίες του.
Ο γενικός χορηγός του διαγωνισμού, σύμφωνα με το Crowdfund, έγινε επιχειρηματίας Konstantin sinyushin Γιατί έχει έναν τεράστιο ανθρώπινο σεβασμό!
Ο χορηγός του βραβείου των συμπαθητικών θεατών ήταν η σταθερή "άτλας".
Χορηγός της δημοσίευσης αυτού του άρθρου - Lev Makarov.
Πρωτεΐνες - βιοπολυμερή, τα οποία μπορούν να συγκριθούν με σφαιρίδια, όπου τα σφαιρίδια είναι αμινοξέα, διασυνδέονται από πεπτιδικούς δεσμούς (επομένως ένα άλλο όνομα πρωτεϊνών - πολυπεπτιδίων). Στο κύτταρο, οι πρωτεΐνες συντίθενται σε ειδικές μοριακές μηχανές - ριβοσώματα. Αφήνοντας τα ριβοσώματα, η πολυπεπτιδική αλυσίδα διπλώνεται και η πρωτεΐνη λαμβάνει μια συγκεκριμένη διαμόρφωση, δηλαδή μια χωρική δομή (Εικ. 1). Είναι ζωτικής σημασίας η πρωτεΐνη να υπάρχει στο σώμα σε μια συγκεκριμένη μορφή, δηλαδή η διαμόρφωση πρέπει να είναι "σωστή" (μητρική). Η διαδικασία της αναδίπλωσης της πρωτεΐνης και ονομάζεται πτυσσόμενη (από τα αγγλικά. Πτυσσόμενος. - Πτυσσόμενη, τοποθέτηση? Σημειώστε ότι ο όρος "αναδίπλωση" ισχύει όχι μόνο σε πρωτεΐνες). Το πιο ενδιαφέρον πράγμα είναι ότι οι πληροφορίες σχετικά με την τρισδιάστατη δομή είναι "έτοιμες" στην ίδια αλληλουχία αμινοξέων. Έτσι, η πρωτεΐνη για τη λήψη μιας φυσικής δομής απαιτείται μόνο να γνωρίζει, σε ποια αλληλουχία και ποια υπολείμματα αμινοξέων υπάρχουν σε αυτό. Για πρώτη φορά, αυτό αποδείχθηκε το 1961 από τον Christian Anfinsen στο παράδειγμα της παγκρεακανικής ριβονουκλεάσης των βοοειδών (Εικ. 2). Θα πρέπει να λεχθεί ότι, εκτός από τις πρωτεΐνες, των οποίων η χωρική δομή προσδιορίζεται αυστηρά από την αλληλουχία αμινοξέων, υπάρχουν λεγόμενες μη δομημένες πρωτεΐνες ( Εγγενώς ξεδιπλωμένες πρωτεΐνες, IDPS): Μερικά θραύσματα τέτοιων μορίων, και μερικές φορές ολόκληρα μόρια, είναι σε θέση να λαμβάνουν πολλές πιθανές διαμορφώσεις ταυτόχρονα και είναι όλα ενεργά "ισοδύναμα" και οι πρωτεΐνες αυτές βρίσκονται συχνά στη φύση και εκτελούν σημαντικές λειτουργίες. Υπάρχει ένας άλλος τύπος αναδίπλωσης, που συμβαίνει με τη βοήθεια ειδικών πρωτεϊνών - συνοδηγού, αλλά λίγο αργότερα.
Σχήμα 1. Χειρισμός αναδίπλωσης ενός μικρού τομέα α-σπειροειδούς περιοχής. Η κατάρρευση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας πολλών πρωτεϊνών ξεκινάει στο ριβόσωμα κατά τη διάρκεια της μετάδοσης της πρωτεΐνης (δηλαδή η σύνθεσή του). Η πρωτεΐνη ωρίμανσης βγαίνει από τα ριβοσώματα μέσω μιας ειδικής σήραγγας (στο σχήμα - μια σκοτεινή περιοχή σε μια μεγάλη υπομονάδα), ο οποίος είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην κατάρρευση της αλυσίδας και το C-άκρο της αλυσίδας (που περιέχει ένα καρβοξύλιο Ομάδα) στερεώνεται στον ριβόσωμα και το Ν-άκρο (που περιέχει αμινομάδα) "κινείται" στην έξοδο και "κρέμεται" από αυτό, όταν συσσωρεύονται 30-40 υπολείμματα αμινοξέων στη σήραγγα. Στη σήραγγα, μπορούν να σχηματιστούν συμπιεσμένες ανώριμες δομές, α-έλικα, β-καρφιά και μικρές περιοχές α-σπειροειδούς. Πτυσσόμενα διηγήματα σε δύο στάδια: Αρχικά η ελλιπής αλυσίδα ( U, ξεδιπλώνεται) πηγαίνει σε μια συμπιεσμένη κατάσταση ( C, συμπιεσμένο), η οποία στη συνέχεια αποκτά μια μητρική δομή ( N, μητρική.).
Σχήμα 2. Ισχυράς παγκρεατικές ριβονάκες και επιστήμονες που την μελετήθηκαν. αλλά - Ταύρος παγκρεατική ριβονουκλεάση. Για τη μελέτη της δομής αυτού του ενζύμου Anfinsen ( Anfinsen.) (ΣΙ. ), Moore ( Moore.) (σε ) και stein (Πήλινη κανάτα.) (ΣΟΛ. ) Έλαβε το βραβείο Νόμπελ στη χημεία (1972) ,. Στο παράδειγμα αυτής της πρωτεΐνης, το φαινόμενο της αναδίπλωσης παρουσιάστηκε για πρώτη φορά - τον αυθόρμητο σχηματισμό της τριτοταγούς δομής μετά από μετουσίωση (δηλαδή καταστροφή). Η τιμή της πτυσσόμενης πρωτεΐνης είναι ότι οδηγεί στον σχηματισμό μιας αυστηρά καθορισμένης (φυσικής) δομής πρωτεΐνης στην οποία λειτουργεί. Για παράδειγμα, στην εμπειρία της ριβονουκλεάσης των ανφινίνης ως αποτέλεσμα της αναδίπλωσης, αποκατέστησε την ενζυματική της δραστηριότητα, δηλαδή, άρχισε να καταλύει ξανά τη βιοχημική αντίδραση. Προκειμένου αυτό το ένζυμο να εργαστεί, πέντε υπολείμματα αμινοξέων θα πρέπει να συγκεντρωθούν σε ένα ενιαίο καταλυτικό κέντρο (ένα κομμάτι χώρου) από εντελώς διαφορετικά σημεία: ιστιδίνη (12), λυσίνη (41), στρεονίνη (119), ιστιδίνη (119) και φαινυλαλανίνη (120).
Μοντέλο από τη βάση δεδομένων PDB (PDB ID 5D6U), Πορτρέτα των επιστημόνων από τον ιστότοπο Ru.wikipedia.org
Τη συνάφεια του προβλήματος
Το πρόβλημα είναι ότι η ανθρωπότητα με όλες τις υπολογιστικές του ικανότητες και το οπλοστάσιο πειραματικών δεδομένων δεν έχει ακόμη μάθει να χτίζει μοντέλα που θα περιγράφουν τη διαδικασία πτυσσόμενης πρωτεΐνης και να προβλέπουν την τρισδιάστατη δομή πρωτεΐνης με βάση την πρωτογενή δομή του (δηλαδή, το αμινοξύ αλληλουχία). Έτσι, δεν υπάρχει ακόμη πλήρης κατανόηση αυτής της φυσικής διαδικασίας.
Η εκρηκτική ανάπτυξη γονιδιωματικών έργων οδήγησε στο γεγονός ότι αλληλουχίζονται ολοένα και περισσότερα γονιδιώματα και οι αντίστοιχες αλληλουχίες DNA και τα RNA γεμίζουν τις βάσεις δεδομένων στην εκθετική. Στο ΣΧ. Το Σχήμα 3 δείχνει αύξηση του αριθμού των αλληλουχιών αμινοξέων, καθώς και αύξηση του αριθμού των γνωστών πρωτεϊνικών δομών κατά την περίοδο από το 1996 έως το 2007. Είναι σαφώς παρατηρηθεί ότι ο αριθμός των γνωστών δομών είναι σημαντικά μικρότερος από τον αριθμό των αλληλουχιών. Τη στιγμή της σύνταξης αυτού του άρθρου (Αύγουστος 2016), ο αριθμός των ακολουθιών στη βάση δεδομένων Uniparc είναι πάνω από 124 εκατομμύρια, ενώ ο αριθμός των δομών στη βάση δεδομένων PDB ( Τράπεζα δεδομένων πρωτεϊνών.) - Μόνο λίγο περισσότερο από 121 χιλιάδες, η οποία είναι μικρότερη από 0,1% όλων των γνωστών αλληλουχιών και το χάσμα μεταξύ αυτών των δύο δεικτών αναπτύσσεται γρήγορα και πιθανότατα θα αυξηθεί περαιτέρω. Μια τέτοια ισχυρή καθυστέρηση συνδέεται με τη σχετική πολυπλοκότητα των σύγχρονων μεθόδων για τον προσδιορισμό των δομών. Την ίδια στιγμή τα γνωρίζουν είναι πολύ σημαντικά. Επομένως, το ζήτημα της χρήσης των μεθόδων υπολογιστών για την πρόβλεψη των δομών πρωτεϊνών από τις αλληλουχίες τους είναι τώρα αιχμηρές. Το 2005, ένα έγκυρο περιοδικό Επιστήμη. Αναγνώρισε το πρόβλημα της πτυσσόμενης πρωτεΐνης ένα από τα 125 μεγαλύτερα προβλήματα της σύγχρονης επιστήμης.
Σχήμα 3. Σύγκριση των ρυθμών ανάπτυξης του αριθμού των γνωστών αλληλουχιών και δομών από το 1996 έως το 2007. Στον οριζόντιο άξονα, τα έτη υποδεικνύονται στην αριστερή κατακόρυφη - τον αριθμό των ακολουθιών σε εκατομμύρια ( στερεά γραμμή), στο δεξιό κάθετο - ο αριθμός των δομών σε εκατομμύρια ( διακεκομμένη γραμμή). Σαφώς εμφανίζεται η καθυστέρηση του αριθμού των γνωστών δομών στον αριθμό των αλληλουχιών. Μέχρι σήμερα, το χάσμα αυξήθηκε ακόμη πιο ισχυρό.
Μετά την ανάγνωση του ανθρώπινου γονιδιώματος, πολλά ανθρώπινα γονίδια έγιναν γνωστά και, κατά συνέπεια, οι αλληλουχίες αμινοξέων που κωδικοποιούνται από αυτούς. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι γνωρίζουμε τις λειτουργίες όλων των γονιδίων, με άλλα λόγια, δεν γνωρίζουμε τη λειτουργία των πρωτεϊνών που κωδικοποιούνται από αυτά τα γονίδια. Είναι γνωστό ότι από πολλές απόψεις η λειτουργία πρωτεϊνών μπορεί να προβλεφθεί από τη δομή τους, αν και όχι πάντα ,. Ως εκ τούτου, το αγαπημένο όνειρο είναι η ικανότητα να προβλέπουν τη δομή και, ως αποτέλεσμα, τη λειτουργία πρωτεΐνης κατά μήκος της νουκλεοτιδικής αλληλουχίας του γονιδίου.
Τι γίνεται για την επίλυση του προβλήματος;
Εντούτοις, όμως, πιστεύουν ότι δεν γνωρίζουμε τίποτα. Φυσικά, έχουν συσσωρευτεί ένας μεγάλος αριθμός πραγματικών περιστατικών σχετικά με την αναδίπλωση, τα πρότυπα αυτής της διαδικασίας είναι γνωστά, έχουν αναπτυχθεί διάφορες μέθοδοι μοντελοποίησης. Για να παρακολουθήσετε την επιτυχία της επιτυχίας που επιτεύχθηκε στο δρόμο για την επίλυση του αναδιπλούμενου προβλήματος, δημιουργήθηκε ένας διεθνής ανταγωνισμός για την πρόβλεψη της χωρικής δομής των πρωτεϊνικών μορίων - CASP ( Κρίσιμη διέλευση τεχνικών για πρόβλεψη πρωτεϊνικής δομής), πηγαίνει κάθε δύο χρόνια (τώρα ο διαγωνισμός είναι σήμερα δώδεκα, ξεκίνησε τον Απρίλιο και θα λήξει τον Δεκέμβριο του 2016). Σε αυτόν τον διαγωνισμό, οι ερευνητές ανταγωνίζονται, οι οποίοι θα προβλέψουν καλύτερα τη δομή της πρωτεΐνης στην αλληλουχία αμινοξέων του και ο ανταγωνισμός περνάει χρησιμοποιώντας μια διπλή-τυφλή μέθοδο (κατά τη στιγμή του διαγωνισμού, η δομή του "αίνιγμα" είναι απλά άγνωστος. ο ορισμός του ολοκληρώνεται κάθε φορά στο τέλος του διαγωνισμού). Μέχρι στιγμής, οι δομές των πρωτεϊνών στόχων δεν προβλεπόταν ακριβώς.
Υπάρχουν δύο ομάδες μεθόδων δομικής πρόβλεψης.
ΠΡΟΣ ΤΗΝ πρώτα Αυτά είναι τα λεγόμενα Μέθοδοι μοντέλωσης "από το μηδέν" (ab initio, de novo, Υπάρχουν και άλλοι συνώνυμοι όροι) όταν τα μοντέλα κατασκευάζονται μόνο με βάση την πρωτογενή δομή, χωρίς τη χρήση συγκριτικών μεθόδων με ήδη γνωστές δομές, αλλά χρησιμοποιώντας ολόκληρη τη συσσωρευμένη κατανόηση της πτυσσόμενης φυσικής των βιοπολυμερών. Η θεμελιώδης σημασία αυτών των μεθόδων είναι ότι συμβάλλουν στην κατανόηση των φυσικοχημικών αρχών της πρωτεϊνικής συνοχής, για να απαντήσουν σε αυτή την ερώτηση καύσης - γιατί η πρωτεΐνη αποδεικνύεται έτσι και όχι διαφορετικά; Ωστόσο, τα μειονεκτήματα αυτών των μεθόδων είναι μια πολύ μεγαλύτερη πολυπλοκότητα του υπολογισμού και της χαμηλής ακρίβειας. Αυτές οι μέθοδοι απαιτούν απλοποιήσεις και προσεγγίσεις και είναι επίσης αναποτελεσματικές να προβλέψουν τις δομές μεγάλων πρωτεϊνών. Το 2007, λόγω μεθόδων μοντελοποίησης de novo. Για πρώτη φορά με υψηλή ακρίβεια, προσδιορίστηκε η δομή μιας από τις πρωτεΐνες βακτηρίων Bacillus halodurans.Αλλά αυτή η πρωτεΐνη είναι σχετικά μικρά (υπολείμματα 112 αμινοξέων) και για την απόκτηση ενός ακριβούς μοντέλου, απαιτείται η ικανότητα περισσότερων από 70.000 προσωπικών υπολογιστών και ενός υπερυπολογιστή. Επιπλέον, από τα 26 μοντέλα που αποκτήθηκαν, μόνο ένας αποδείχθηκε ακριβής. Οι μέθοδοι μοριακής δυναμικής (MD) σάς επιτρέπουν να περιγράψουμε τα μοριακά συμβάντα και είναι σε θέση να εντοπίσουν τη διαδικασία αναδίπλωσης της πρωτεΐνης σε μια εγγενή δομή: το 2010, για πρώτη φορά, ήταν δυνατόν να το κάνουμε αυτό εις βάρος της υπολογιστικής ισχύος του ένα ειδικά δημιουργημένο υπερυπολογιστή Anton. .
Ko δεύτερος Η ομάδα μεθόδων σχετίζεται Μέθοδοι συγκρίσιμης μοντελοποίησης. Βασίζονται στο φαινόμενο Ομολογία, δηλαδή, η γενικότητα της προέλευσης των αντικειμένων (όργανα, μόρια κ.λπ.). Έτσι, ο "πρόβλεχος" έχει την ευκαιρία να συγκριθεί η πρωτεϊνική αλληλουχία, η δομή του οποίου πρέπει να μοντελοποιηθεί, με το πρότυπο, δηλαδή, η πρωτεΐνη, η δομή του οποίου είναι γνωστή και η οποία προφανώς ένα ομόλογο, και με βάση Από την ομοιότητά τους να χτίσουν ένα μοντέλο με επακόλουθες ρυθμίσεις (παρόμοιες αλληλουχίες καταρρέουν στις παρόμοιες δομές). Αυτές οι μέθοδοι είναι πλέον πιο δημοφιλείς, καθώς η πρόβλεψη της δομής των πρωτεϊνών είναι ένα σημαντικό πρακτικό έργο, και μέχρι σήμερα, τα υπολογιστικά μέσα εμφανίστηκαν, βάσεις δεδομένων και επίσης έγινε γνωστό ότι ο αριθμός πιθανών επιλογών για τη στοίβαξη πρωτεϊνών δομών είναι περιορισμένη, ( Εικ. 4). Και αφήστε αυτές τις μεθόδους να μην αφαιρέσουν το πρόβλημα της πτυσσόμενης πρωτεΐνης, είναι σε θέση να βοηθήσουν στην επίλυση συγκεκριμένων πρακτικών εργασιών, ενώ άλλες καταπολέμουν τη μελέτη των πιο θεμελιωδών ζητημάτων.
Σχήμα 4. Δυναμική του προσδιορισμού νέων τύπων των κομματιών (επιλογές συσκευασίας). Στον οριζόντιο άξονα, ο χρόνος (έτη) αναβάλλεται, στον αριστερό κατακόρυφο άξονα - το ποσοστό των νέων φίλων (με περισσότερες λεπτομέρειες στην καρτέλα) ( στερεά γραμμή) και στον δεξιό κάθετο άξονα - ο συνολικός αριθμός δομών ( διακεκομμένη γραμμή), που ταξινομείται στη βάση δεδομένων της Cath. Σημειώστε ότι αυτή η βάση δεδομένων ασχολείται με τη δομική ταξινόμηση των πρωτεϊνών, οπότε είναι θεμελιωδώς να γνωρίζουμε τους πιθανούς τύπους πρωτεϊνών Nexdren. Είναι σαφές ότι με την πάροδο του χρόνου ταξινομούνται περισσότερο και περισσότερες πρωτεΐνες, αλλά ο αριθμός των πτυσσόμενων παραλλαγών μειώνεται.
Πρέπει να τονιστεί ότι οι σύγχρονες μέθοδοι πρόβλεψης πρωτεϊνικών δομών απαιτούν υψηλή υπολογιστική ισχύ και συχνά πραγματοποιούνται σε υπερυπολογιστές ή χρησιμοποιώντας διανεμημένα δίκτυα υπολογιστών, όπως για παράδειγμα, [Προστατεύεται μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου] και [Προστατεύεται μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου] . Όλοι θα κληθούν να συμμετάσχουν σε αυτά τα έργα: Πρέπει να εκτελέσετε μόνο το πρόγραμμα στον υπολογιστή σας μέχρι να χρειαστεί από τον χρήστη.
Κάποια κανονική προσδιοριστική πρωτεΐνη
Γνωρίστε μερικά πρότυπα πτυσσόμενης πρωτεΐνης. Τώρα πιστεύεται ότι αυτή η διαδικασία εμφανίζεται σταδιακά: πρώτα η γραμμική αλυσίδα που έχει μηδενική εντροπία καταρρέει ταχέως με την εκπαίδευση Στατιστικό σύμπλεγμα - Entropic Folding . Τότε εμφανίζεται Υδρόφοβη κατάρρευση: Υδρόφοβα υπολείμματα αμινοξέων "Απόκρυψη" βαθιά μέσα στο μόριο και υδρόφιλο - "Καταλύματα" στην επιφάνεια (βλ. Παρακάτω). Το αποτέλεσμα αυτού του σταδίου είναι ο σχηματισμός λιωμένο σφαιρίδιο. Μετά από αυτό, ο σχηματισμός συγκεκριμένων συνδέσεων (βλέπε παρακάτω) και η πρωτεΐνη πηγαίνει στην κατάσταση του αληθινού ΣφαίραΤην ίδια στιγμή η ελεύθερη ενέργεια πέφτει απότομα.
Το τελευταίο στάδιο δεν συμβαίνει κατά τη διάρκεια της αναδίπλωσης των αδόμητων πρωτεϊνών - IDPS..
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι για κάθε αλληλουχία αμινοξέων, είναι θεωρητικά να υποθέσουμε πολλά μονοπάτια που μπορεί να πάει για να επιτύχει εγγενή διαμόρφωση. Ωστόσο, είναι γνωστό ότι η πρωτεΐνη δεν διέρχεται από όλες τις πιθανές επιλογές, αλλά κινείται μία από τις πιθανές διαδρομές που ορίζονται για κάθε ακολουθία. Εάν η πρωτεΐνη προσπάθησε όλες τις πιθανές επιλογές, ενώ η διαδρομή από την απλή ακολουθία στην μητρική κατάσταση θα υπερβαίνει τον χρόνο ύπαρξης του σύμπαντος (Levintal Paradox)! Φυσικά, αυτό δεν συμβαίνει: η χρονική στιγμή της πρωτεΐνης της φυσικής δομής είναι ένα κλάσμα ενός δευτερολέπτου. Μοιάζει με μια συναρμολόγηση του κύβου του Rubik: Από την κατάσταση του ανεπαρκούς κύβου μέχρι την κατάσταση των συναρμολογημένων, μπορείτε να έρθετε με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, αλλά αυτός που το κάνει πιο γρήγορα και πιο αποτελεσματικό, αυτό επιλέγει ένα συγκεκριμένο μονοπάτι, νικώνεται στον κύβο. Στην πραγματικότητα βρίσκουν έναν τέτοιο τρόπο - και υπάρχει το κύριο έργο των μεθόδων μοντελοποίησης ab initio. (βλέπε παραπάνω). Η απάντηση στο θεμελιώδες ζήτημα της αναδίπλωσης δεν θα είναι εύκολο στην ικανότητα να μην αναμφίευστα προσομοιώνει τις δομές, αλλά, πρώτα απ 'όλα, να γνωρίζει και να τεκμηριώνει το δρόμο για την επίτευξη πρωτεΐνης μιας μητρικής κατάστασης.
Πρέπει να τονιστεί η τιμή της αναδίπλωσης του βαμβακιού (Σχήμα 1), η οποία αναφέρθηκε παραπάνω, στον σχηματισμό της δομής της πρωτεΐνης. Σημειώστε ότι η παρουσία ριβοσωμάτων επί της οποίας συντίθεται η πρωτεΐνη, επιβάλλει σοβαρές ρυθμίσεις στη διαδικασία αναδίπλωσης της αλυσίδας. Πρέπει πάντα να λαμβάνεται υπόψη κατά τη μοντελοποίηση της πτυσσόμενης φυσικών πρωτεϊνών in vivo.. Το κανάλι, το οποίο αποδεικνύεται ότι είναι μια αυξανόμενη αλυσίδα, περιορίζει τη διαμορφωτική μεταβλητότητά του και επομένως απέχει πολύ από όλους τους τύπους δομών σε αυτό ,. Επιπλέον, η αναπτυσσόμενη αλυσίδα πιέζει συνεχώς προς τα εμπρός (ένα υπόλειμμα αμινοξέος με κάθε πράξη μετατόπισης μετατόπισης, δηλαδή ο σχηματισμός ενός νέου πεπτιδικού δεσμού και της επακόλουθης προώθησης ριβοσώματος) και ως εκ τούτου θα είναι λογικό να υποθέσουμε ότι η διαμόρφωση της διαμόρφωσης του Η αλυσίδα στο ριβοσωμικό κανάλι έχει τέτοιες ιδιότητες ως σκληρότητα και ο φορέας, ο οποίος αντιστοιχεί στις ιδιότητες της α-έλικας. Επιπροσθέτως, ο αμοιβαίος προσανατολισμός των υπολειμμάτων αμινοξέων σε δύο κέντρα μέσα στα ριβοσώματα είναι πάντα ο ίδιος τύπος (ισοδύναμος), ο οποίος δεν εξαρτάται από τη φύση αυτών των υπολειμμάτων, οι οποίες φαίνεται επίσης να συμβάλλουν στο σχηματισμό της α-έλικας. Πράγματι, η α-έλικα είναι το πιο τυπικό στοιχείο της δευτερογενούς δομής των πρωτεϊνών. Ανοίχτηκαν από το Linus Pauling ( Liunus pauling) και Robert Corey ( Robert Corey.) Ποιος, μαζί με το Walter Koltun ( Walter Koltun.) προσέφερε ένα νέο είδος μοντέλων μορίων.
Ταυτόχρονα, όταν το Ν-άκρο (που περιέχει μια αμινομάδα) μιας αυξανόμενης πρωτεϊνικής αλυσίδας βγαίνει από τη σήραγγα και βυθίζεται στο διάλυμα, οι φυσικοχημικές συνθήκες αυτού του μέσου αρχίζουν να λειτουργούν και η πρωτεΐνη αρχίζει να υπακούει στη συμψηφισμό τους κανόνες τους.
Ο διάσημος μοριακός βιολόγος ακαδημαϊκός Αλέξανδρος Σπίριν σε αυτό το θέμα σηματοδοτεί τρεις διαφορές μεταξύ της πτυσσόμενης in vitro. και in vivo.:
- Πρώτον, η διαμόρφωση εκκίνησης είναι διαφορετική: εάν με τις πειραματικές συνθήκες, η ανατροπή αρχίζει με μια συγκεκριμένη κατάσταση της αναπτυχνημένης αλυσίδας στο διάλυμα, στη συνέχεια στην περίπτωση της συνοψίσεως ριβοσώματος, ξεκινά με κάποια ιδιαίτερη διαμόρφωση που παρέχεται από το ριβοσωματικό κανάλι.
- Δεύτερον, με την αναδίπλωση του βαμβακιού, η αναδίπλωση αρχίζει με το Ν-άκρο, δηλαδή, η διαδικασία της πτυσσόμενης κατεύθυνσης κατευθύνεται και στην περίπτωση της αναδίπλωσης χωρίς τη συμμετοχή των ριβοσωμάτων, η αναζήτηση διαμορφώσεων πραγματοποιείται στο Μόλις ολόκληρο το μόριο.
- Η τρίτη διαφορά έγκειται στο γεγονός ότι στην περίπτωση της αναδίπλωσης του βαμβακιού, το C-άκρο της πρωτεϊνικής αλυσίδας στερεώνεται με ένα ριβόσωμα, σε σχέση με ένα μεγάλο σωματίδιο, το οποίο οδηγεί στη σταθεροποίηση των ενδιάμεσων δομών (βλέπε παραπάνω) και μέσα την περίπτωση αναδίπλωσης in vitro. Αυτή η σταθεροποίηση δεν συμβαίνει.
Αυτές οι σκέψεις αποδεικνύουν και πάλι ότι τα βιολογικά ζητήματα δεν μπορούν να λυθούν "στεγνά" μέσω της χρήσης μεθόδων βιοπληροφορικής. Ακόμα και τα περισσότερα, φαίνεται ότι τα επαληθευμένα μοντέλα υπολογιστών ενδέχεται να είναι ανακριβή αν είναι χτισμένα χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι παράγοντες που λειτουργούν ενεργά στη φύση.
Για την επίλυση του προβλήματος της αναδίπλωσης, αναπτύσσονται τα λεγόμενα εμπειρικά δυναμικά: ζευγαρωμένοι λόγοι υπολειμμάτων, δεσμών υδρογόνου, γωνιές στρέψης, κέντρα πλευρικών αλυσίδων και πολλών άλλων ,. Για παράδειγμα, η δυνατότητα επιλύτησης σάς επιτρέπει να προβλέψετε, μέσα ή έξω από την πρωτεΐνη θα είναι ένα υπόλειμμα αμινοξέος (αντίστοιχα, γεμισμένο ή εκτεθειμένο) ανάλογα με την υδροφοβία του. Είναι γνωστό ότι μόνο τα αμινοξέα "αγάπη" νερό ( Υδρόφιλος), πιθανότατα θα βρίσκονται στην επιφάνεια του πρωτεϊνικού μορίου, ενώ άλλοι είναι "όχι σαν" ( Υδροφόβος) και "Απόκρυψη" στο πιο απρόσιτο για την περιοχή διαλύτη του μορίου, αφήνοντας άλλα υπολείμματα (Εικ. 5). Το υδρόφοβο αποτέλεσμα έχει μεγάλη σημασία στην πτυσσόμενη της πρωτεΐνης.
Σχήμα 5. Η υδροφοβικότητα των αμινοξέων επηρεάζει τη χωρική τους κατανομή (στο παράδειγμα ενός από τα ανθρώπινα αφυδρογονάσες). Εμφανίζονται υδρόφιλα αμινοξέα Μπλε άνθος, υδρόφοβος - το κόκκινο. Μπορεί να φανεί ότι τα υδρόφιλα υπολείμματα τείνουν να τοποθετούνται στον διαλύτη ανοιχτή για τον διαλύτη, ενώ υδρόφοβοι - στις κλειστές περιοχές του μορίου.
Βάση δεδομένων PDB (PDB ID 5ICS)
Μια σημαντική πτυχή του σχηματισμού μιας πρωτεΐνης δομής σε όλα τα στάδια είναι ο σχηματισμός συνδέσμων μεταξύ των ριζών (πλευρικές αλυσίδες) υπολειμμάτων αμινοξέων. Είναι διαφορετικά: υδρόφοβοι, ηλεκτροστατικοί και άλλοι. Μια ενδιαφέρουσα ενσωμάτωση είναι ο σχηματισμός δισουλφιδικών δεσμών ("γέφυρες") λόγω της αλληλεπίδρασης των πλευρικών αλυσίδων της κυστεΐνης των αλυσίδων θείου. Για παράδειγμα, στη διάσημη ριβονουκλεάση, για τη μελέτη της δομής της οποίας δόθηκε το βραβείο Νόμπελ, τέσσερις τέτοιοι σύνδεσμοι. Ωστόσο, όλα δεν είναι τόσο απλά εδώ. Εάν η πρωτεϊνική αλυσίδα περιλαμβάνει δύο άτομα θείου που ανήκουν στην κυστεΐνη, είναι εύκολο να πούμε ότι μια δισουλφιδική γέφυρα μπορεί να σχηματιστεί. Αλλά αν τα άτομα θείου, για παράδειγμα, δέκα και, κατά συνέπεια, σχηματίζονται πέντε SS-συνδέσμους, τότε δεν μπορούμε σίγουρα να πούμε ποια άτομα θείου θα αλληλεπιδρούν σε ζεύγη μεταξύ τους (και η πρωτεΐνη μπορεί). Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του Thomas Creiton ( Thomas Creighton.) Εάν σε δεσμούς δισουλφιδίου πρωτεΐνης 5, ο αριθμός των πιθανών συνδυασμών είναι ήδη 945, εάν τέτοιοι δεσμοί 10, ο αριθμός των επιλογών είναι 654.729.075 και με 25 δισουλφιδικούς δεσμούς, ο αριθμός αυτός υπερβαίνει το 5 τετραπλασιασμό τετρακύλακιο (πάνω από 5,8 × 10 30). Και μόνο μία επιλογή εφαρμόζεται στην πρωτεΐνη και επιπλέον είναι πάντα το ίδιο! Πρέπει να σημειωθεί ότι ισχύει για την αυτο-οργάνωση των πρωτεϊνών in vitro. ("Σε δοκιμαστικό σωλήνα", "σε γυαλί", δηλαδή, στις συνθήκες του πειράματος, και όχι σε ζωντανό οργανισμό) σε κατάλληλες συνθήκες, και in vivo. (στον ζωντανό οργανισμό) Η αυτο-οργάνωση των δισουλφιδικών δεσμών δεν συμβαίνει. Η εκπαίδευσή τους καταλύει ένα ειδικό ένζυμο - Πρωτεϊνισουλφιδισσονωζά , ή Pdiη οποία είναι επίσης σε θέση να "διορθώσει" σφάλματα σε περίπτωση ακατάλληλου σχηματισμού της επικοινωνίας SS, προσαρμόζοντας έτσι τη διαδικασία της αναδίπλωσης ,.
Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι η διαδικασία σχηματισμού της τελικής δομής της πρωτεΐνης δεν είναι μόνο στην απλή πτυσσόμενη αλυσίδα. Σε κύτταρα, οι πρωτεΐνες υποβάλλονται σε ακετυλίωση, γλυκοζυλίωση και πολλές άλλες τροποποιήσεις. Επομένως, για παράδειγμα, ο αριθμός των διαφόρων αμινοξέων στις πρωτεΐνες υπερβαίνει το γνωστό 20 ("μαγικό είκοσι", σύμφωνα με την αρθρωτή έκφραση του βραβευμένου Νόμπελ του Φραγκίσκου Creek). Επιπροσθέτως, για το σχηματισμό συμπληρωματικών (ολιγομερεών) πρωτεϊνών, ο σχηματισμός ειδικών δεσμών μεταξύ μεμονωμένων προεξοχών (για παράδειγμα, στο μόριο αιμοσφαιρίνης, τέσσερα protsometers, δηλαδή ξεχωριστά συνθετικές αλυσίδες). Για πολλές πρωτεΐνες, ειδικά ένζυμα, η προσάρτηση της προσθετικής ομάδας είναι σημαντική, δηλαδή ένα μη ιδιόμορφο συστατικό. Μπορούν να συμβούν άλλες μετατροπές.
Πολλά άλλα πρότυπα πτυσσόμενης πρωτεΐνης είναι γνωστά. Το πέπλο σηκώνεται σταδιακά. Ωστόσο, η εικόνα απέχει πολύ από το ολιστικό. Οι επιτυχίες της πρόβλεψης των δομών είναι μόνο επεισοδιακοί. Από την άποψη αυτή, η επιστημονική κοινότητα έκανε το ακόλουθο περίεργο βήμα: Προσέλκυσε ένα ευρύ κοινό για την επίλυση του θέματος, δημιουργώντας ένα παιχνίδι Πτυσσόμενο. . Ο καθένας μπορεί να συμμετάσχει στον παγκόσμιο ανταγωνισμό. Η ουσία του παιχνιδιού είναι να ελαχιστοποιηθεί η πρωτεϊνική αλυσίδα ως συμπαγής όσο το δυνατόν, δηλαδή να φέρει ένα μόριο πρωτεΐνης σε μια τέτοια κατάσταση στην οποία ο ελεύθερος χώρος μέσα στο ανεμόπτερο όσο το δυνατόν λιγότερο - είναι ακριβώς σε αυτή τη μορφή ότι οι πρωτεΐνες είναι οι πρωτεΐνες παρούσα στη φύση (Εικ. 6). Από την άποψη της θερμοδυναμικής, αυτή η κατάσταση αντιστοιχεί σε ελάχιστη ελεύθερη ενέργεια, -. Το πιο συμπαγές μόριο λαμβάνεται από τις λιγότερο κοιλότητες και τις ανοικτές υδρόφοβες περιοχές, τις πιο ανοικτές υδρόφιλες περιοχές, τους δεσμούς υδρογόνου στις δομές των β-φύλλων, τις λιγότερο "συγκρούσεις" των ατόμων, τόσο μεγαλύτερη είναι ο αριθμός των σημείων που συγκεντρώνεται . Έτσι, ο μεγαλύτερος αριθμός σημείων λαμβάνει ένα μοντέλο με τη μικρότερη ελεύθερη ενέργεια. Οι περισσότεροι παίκτες Πτυσσόμενο. Έχουν μόνο μικρή βιοχημική εκπαίδευση είτε δεν το έχουν καθόλου. Το παιχνίδι βασίζεται σε αλγόριθμους rosetta και δεν είναι μοντελοποίηση δομών de novo.η οποία, όπως οι συγγραφείς παρατηρούνται σωστά, εξακολουθεί να είναι ένα εξαιρετικά δύσκολο πρόβλημα.
Σχήμα 6. Σύγκριση διαφορετικών μορφών αναπαράστασης μοντέλων δομών πρωτεϊνών (στο παράδειγμα μιας από τις ανθρώπινες μεταφορές). αλλά - Μορφή, καταδεικνύοντας σαφώς τους τύπους δευτερογενών δομών. ΣΙ. - μια μορφή που δείχνει την πραγματική θέση των ατόμων του πρωτεϊνικού μορίου στο διάστημα ( Γέμιση χώρου). Είναι σαφώς δει ότι τα πρωτεϊνικά μόρια είναι πολύ συμπιεσμένα, υπάρχει λίγο ελεύθερος χώρος μεταξύ ατόμων.
Βάση δεδομένων PDB (PDB ID 5CU6)
Ομάδα παικτών Πτυσσόμενο. Συμμετέχει στο CASP. Το παιχνίδι έχει ήδη δείξει την αποτελεσματικότητά της στην πρόβλεψη δομών και ακόμη μεγαλύτερη απόδοση σε σύγκριση με άλλες μεθόδους και επίσης λύθηκε το σοβαρό επιστημονικό πρόβλημα της δομής της πρωτοβάθμιας προστασίας των ιού των πιθήκων της ανοσοανεπάρκειας, η οποία η επιστήμη δεν μπορούσε να λύσει για περισσότερο από δεκαετίες.
Μιλώντας για τη χρήση διαφορετικών μεθόδων και μέσα για την επίλυση του προβλήματος υπό συζήτηση, θα πρέπει πάντα να θυμόμαστε ότι όλες οι αλληλουχίες δεν μπορούν να τυλιχτούν αυστηρά με ορισμένο τρόπο. Πιθανώς, εμείς, εξετάζουμε τα αποτελέσματα στα οποία έφτασε η εξέλιξη, βλέπουμε μόνο αυτές τις αλληλουχίες που μπορούν να διπλωθούν, καθώς εκτελούσαν τις λειτουργίες τους καλά και υποστηρίχθηκαν από την επιλογή.
"Κυβέρνηση" για πρωτεΐνες - Chaperons
Μιλώντας για την αναδίπλωση, εστιάσαμε στη σχετική αυτονομία αυτής της διαδικασίας: Το μόριο πρωτεΐνης λαμβάνει μια συγκεκριμένη διαμόρφωση με βάση την πρωτογενή δομή της και εμφανίζεται σε συγκεκριμένη (η οποία είναι σημαντική) φυσικοχημικές συνθήκες (οξύτητα, θερμοκρασία, φύση διαλύτες κλπ .). Παρ 'όλα αυτά, δεν πρέπει να υπάρχει εντύπωση ότι η αναδίπλωση είναι απολύτως ανεξάρτητη, ειδικά για μεγάλες πρωτεΐνες. Μόλις αναφέραμε το ένζυμο PDI που βοηθά τον σκίουρο να γυρίσει σωστά. Εκτός από αυτό το ένζυμο, υπάρχουν και άλλοι (για παράδειγμα, PPI - πεπτιδυλίου-Cis / Trans ισομεράση ). Αλλά τα ένζυμα δεν είναι η μόνη ομάδα πρωτεϊνών που βοηθούν στη σωστή μετατροπή σε άλλες πρωτεΐνες. Υπάρχει μια άλλη ειδική ομάδα πρωτεϊνών που διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην πτυσσόμενη. Ονομάζονται αποσπαστικά.
Συνοδός - σύνθετες πρωτεΐνες με συντηρητική (δηλαδή, εξελικτικός μικρός μεταβλητός) μηχανισμός δράσης, που βρίσκεται σε όλα τα βασίλεια της άγριας ζωής. Αυτό είναι κατανοητό: ο ρόλος τους στην κυτταρική ζωή είναι τεράστια. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η αλυσίδα πρωτεΐνης ωρίμανσης βγαίνει από το ριβόσωμα. Είναι ακόμα ανώριμη και παραμένει στο λεγόμενο "λιωμένο" κράτος. Αυτά τα ανώριμα μόρια υπόκεινται στην κακή επίδραση του περιβάλλοντος: μπορούν να αλληλεπιδρούν με άλλες κυτταρικές πρωτεΐνες, σχηματίζοντας τα συσσωματώματα, τα οποία μπορούν να οδηγήσουν σε ασθένειες, για παράδειγμα, νόσος του Alzheimer ή parkinson. Αλλά υπάρχει επίσης ένα "σωστό" πορεία, το οποίο μπορεί (και πρέπει) να κατευθύνεται από την ανάπτυξη πρωτεΐνης, είναι το μονοπάτι που θα οδηγήσει τη λιωμένη σφαιρία σε μια μητρική κατάσταση. Εδώ και βοηθήστε τους συνομιλήματα, "podkarayuyu" και συναρπαστικές πρωτεϊνικές αλυσίδες στην έξοδο της ριβοσωμικής σήραγγας και καθοδηγώντας έτσι τις άγριες πρωτεΐνες που βρίσκονται σε ένα μοιραίο σταυροδρόμι στο σωστό δρόμο. Οι συνομιλίες ονομάζονται έτσι δεν είναι ατύχημα: πριν στην Αγγλία, η ηλικιωμένη εμπειρία κυρία κάλεσε ότι, η οποία συνοδεύει τη νεαρή κοπέλα που δημοσίευσε για πρώτη φορά κάτω από την ηγεσία της, και την κράτησε από κακομεταχείριστες επαφές. (Ο όρος "Shaperone" και χρησιμοποιείται τώρα σε στενές τιμές.) Οι συνομιλίες δεν είναι ειδικά για διαφορετικές αλληλουχίες αμινοξέων των αλυσίδων, αλλά μπορούν να διακρίνουν τις ώριμες πρωτεΐνες από την ανώριμη και να ενεργήσουν επί των τελευταίων.
Η πιο σημαντική ομάδα συνομιλιών - Σαπαντάνες. Η δομή τους είναι ενδιαφέρουσα: Είναι τα βαρέλια που αποτελούνται από δύο δαχτυλίδια. Η πτυσσόμενη πρωτεΐνη πέφτει μέσα στην Shaperonin και η "είσοδος" κλείνει με ένα ειδικό "καπάκι" ή το κλείσιμο των άκρων των μπλοκ από τις οποίες ο δακτύλιος αποτελείται έτσι ώστε το μόριο πρωτεΐνης να μην αφήνει τη συνοδεία του χρόνου ( Εικ. 7). Σε μια τέτοια προστατευόμενη κατάσταση, η πρωτεΐνη μπορεί τελικά να πάρει μια φυσική διαμόρφωση. Μέχρι στιγμής, οι διαδικασίες που συμβαίνουν μέσα στα βαρέλια της συνοδείας είναι μικρά.
Σχήμα 7. Σχηματική αναπαράσταση δύο τύπων shaperonins - I και II. αλλά - Οι συνοδευτικοί τύποι Ι είναι χαρακτηριστικοί των βακτηρίων (συνοδός Groel. έχει δομή βαρελιού που αποτελείται από δύο δαχτυλίδια, σε κάθε - 7 "μπλοκ". Μέσα στην συνοδευτική θάλαμο στην οποία η μετατροπή του τετηγμένου σφαιριδίου στον ιθαγενές. Το βαρέλι κλείνει το "καπάκι" - Groes.); ΣΙ. - Ο τύπος II Chaperonins Χαρακτηριστικός των αρχαϊών και των ευκαρυώτων (Εδώ κάθε ένας από τους δύο δακτύλιους αποτελείται από 8 "μπλοκ". Το κλείσιμο του θαλάμου δεν συμβαίνει λόγω της σύνδεσης του "καλύμματος", αλλά σύμφωνα με τον μηχανισμό του φακού της κάμερας ).
Πρέπει να ειπωθεί ότι οι συνομιλίες όχι μόνο συμμετέχουν στην πτυσσόμενη από αλυσίδες ωρίμανσης, αλλά και βοηθούν τις "σπασμένες" δομές πρωτεϊνών που συνέβησαν σε ένα κελί ως αποτέλεσμα ορισμένων επιπτώσεων, και πάλι λαμβάνουν τη σωστή διαμόρφωση. Ο πιο τυπικός λόγος για τέτοιες "κατανομές" - θερμικό σοκ, δηλαδή, αυξάνοντας τη θερμοκρασία. Από αυτή την άποψη, χρησιμοποιούνται συχνά άλλα παρεκκλήσια - πρωτεΐνες θερμικής σοκ ( Πρωτεΐνες θερμού σοκ, HSP) ή πρωτεΐνες άγχους. Οι Shaperons εκτελούν άλλες σημαντικές λειτουργίες σε ένα κύτταρο, για παράδειγμα, μεταφορά πρωτεϊνών μέσω μεμβρανών και συναρμολόγησης ολιγομερεών πρωτεϊνών.
συμπέρασμα
Έτσι, οι ακόλουθες συνθήκες είναι απολύτως απαραίτητες για την αναδίπλωση της πρωτεΐνης: πρωτογενή δομή, ειδικές φυσικοχημικές συνθήκες, καθώς και δύο ομάδες βοηθητικών πρωτεϊνών - ειδικά ένζυμα και μη κατευθυντήρατο shaperons.
Συνοψίζοντας, ας πούμε ότι η πρωτεϊνική συρραφή είναι ένα από τα κεντρικά προβλήματα της σύγχρονης βιοφυσικής. Και παρόλο που υπάρχει ένα μεγάλο οπλοστάσιο δεδομένων σχετικά με αυτό το φαινόμενο, εξακολουθεί να είναι αδιάκοπο, το οποίο τελικά εκφράζεται, τελικά, στην αδυναμία πρόβλεψης της τρισδιάστατης δομής που βασίζεται στην αλληλουχία αμινοξέων (αυτό ισχύει και ο ολιγομερής , πρωτεΐνες). Επιτυχίες σε αυτόν τον τομέα και ιδιαίτερα μοντελοποίηση de novo. (2005). Επιστήμη. 309
, 78–102;
Η πτυσσόμενη είναι η διαδικασία τοποθέτησης μιας επιμήκης πολυπεπτιδικής αλυσίδας στη σωστή τρισδιάστατη χωρική δομή. Για να εξασφαλιστεί η αναδίπλωση, χρησιμοποιείται μια ομάδα βοηθητικών πρωτεϊνών που ονομάζονται Shaperons (Chaperon, Franz. - Δορυφορικός, Nannik). Αποτρέπουν την αλληλεπίδραση των νεόνυμφων πρωτεϊνών μεταξύ τους, απομονώστε τα υδρόφοβα τμήματα πρωτεϊνών από το κυτταρόπλασμα και "αφαιρέστε τα" μέσα στο μόριο, οι περιοχές πρωτεϊνών είναι σωστά τοποθετημένες. Οι συνομιλίες αντιπροσωπεύονται από οικογένειες που αποτελούνται από ομόλογες δομές και λειτουργίες πρωτεϊνών που διαφέρουν στη φύση της έκφρασης και της παρουσίας σε διαφορετικά τμήματα των κυττάρων.
Γενικά, οι συνομιλίες συμβάλλουν στη μετάβαση της δομής των πρωτεϊνών από το πρωτογενές επίπεδο στο τριτογενές και τεταρτοταγές, αλλά δεν αποτελούν μέρος της τελικής πρωτεϊνικής δομής.
Οι νεοσσυνθείσες πρωτεΐνες μετά την πρόσβαση με ριβοσώματα για σωστή λειτουργία θα πρέπει να τοποθετούνται σε σταθερές τρισδιάστατες δομές και να παραμείνουν σε όλη τη διάρκεια ολόκληρης της λειτουργικής ζωής του κυττάρου. Διατηρώντας τον ποιοτικό έλεγχο της δομής της πρωτεΐνης και διεξάγεται από τους αποσπαστές που καταλύουν την τοποθέτηση πολυπεπτιδίων. Η συναρμολόγηση πολυπρωτείων και η τοποθέτηση πολλαπλών κυττάρων διεξάγεται επίσης από τους αποσπάσματα. Οι Shaperons δεσμεύονται σε υδρόφοβες περιοχές λανθασμένων πρωτεϊνών, βοηθούν τους να εμποδίσουν και να επιτύχουν μια σταθερή φυσική δομή και, επομένως, εμποδίζουν την ένταξή τους σε αδιάλυτα και μη λειτουργικά συσσωματώματα. Κατά τη διάρκεια της λειτουργικής της ζωής, η πρωτεΐνη μπορεί να υποβληθεί σε διάφορα στρες και μετουσίωση. Τέτοιες εν μέρει μετουσιωμένες πρωτεΐνες μπορεί να είναι, πρώτον, ο στόχος των πρωτεασών, δεύτερον, συσσωματωμένος και, τρίτον, να χωρέσει στη μητρική δομή με τη βοήθεια των αποσπαστικών. Η ισορροπία και η αποτελεσματικότητα με την οποία συμβαίνουν αυτές οι τρεις διεργασίες καθορίζονται από τον λόγο των συστατικών που εμπλέκονται σε αυτές τις αντιδράσεις.
Μεταφορά πολλών πρωτεϊνών από ένα διαμέρισμα σε άλλο.
Συμμετοχή σε διαδρομές σηματοδότησης. Για παράδειγμα, η παρουσία του Hsp70 είναι απαραίτητη για την ενεργοποίηση της φωσφατάσης, η οποία με αποφωσφορυλίωση αναστέλλει την πρωτεΐνη JNK, το συστατικό του σήματος απόπτωσης που προκαλείται από το στρες, δηλ. Το Hsp70 είναι μέρος της αντιπηκοπτικής διαδρομής σηματοδότησης.
Ρύθμιση των λειτουργιών διαφόρων μορίων. Για παράδειγμα, ο υποδοχέας στεροειδούς που βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα σχετίζεται με το HSP90. Ο προσδέτης που πέφτει στο κυτταρόπλασμα ενώνει τον υποδοχέα και μετατοπίζει το συνοδευτικό από το σύμπλοκο. Μετά από αυτό, το σύμπλεγμα υποδοχέα συνδέτη αποκτά την ικανότητα δεσμεύει στο DNA, μεταναστεύει στον πυρήνα και εκτελεί τη λειτουργία του παράγοντα μεταγραφής.
Σε διάσπαση των λειτουργιών των συνοδημάτων και η απουσία πτυσσόμενης στο κύτταρο, σχηματίζονται ιζήματα πρωτεΐνης - αναπτύσσεται αμυλοείδωση. Το αμυλοειδές είναι μια γλυκοπρωτεΐνη, το κύριο συστατικό του οποίου είναι οι ινιδιές πρωτεΐνες. Σχηματίζουν ινίδια που έχουν μια χαρακτηριστική χοιρομητοσικροσκοπική δομή. Οι πρωτεΐνες αμυλοειδούς ινιδλής είναι ετερογενείς. Υπάρχουν περίπου 15 παραλλαγές αμυλοείδωσης.
Πριόνια
Φαίνεται ότι η πτυσσόμενη με τη συμμετοχή των Foldas και ο Chaperon οδηγεί στη σωστή. Η πιο βέλτιστη δομή στις ενεργειακές και λειτουργικές σχέσεις. Ωστόσο, δεν είναι. Υπάρχει μια ομάδα σοβαρών νευρολογικών ασθενειών λόγω ακατάλληλης αναδίπλωσης ενός, αρκετά μιας ορισμένης πρωτεΐνης.
Είναι γνωστό ότι η PRP μπορεί να υπάρχει σε δύο διαμορφώσεις - "υγιή" - PRPC, την οποία έχει σε φυσιολογικά κύτταρα (C - από τα αγγλικά. Κυτταρική - "Κυτταρική"), στην οποία επικρατούν οι αλφαρόπιοι και "παθολογικοί" - prpsc , στην πραγματικότητα πριόν (SC-από τρομώδη νόσου), για την οποία χαρακτηρίζεται η παρουσία μεγάλου αριθμού βήτα-βαρύτητας.
Η πρωτεΐνη άφιξης με μια ανώμαλη τρισδιάστατη δομή είναι ικανή να καταλύει άμεσα τον δομικό μετασχηματισμό της ομόλογης φυσιολογικής κυτταρικής πρωτεΐνης από μόνη της μια παρόμοια (αφίξεις), ενώνει την πρωτεΐνη στόχου και την αλλαγή της διαμόρφωσης. Κατά κανόνα, η κατάσταση του πριονιού της πρωτεΐνης χαρακτηρίζεται από τη μετάβαση της α-έλικας της πρωτεΐνης στα β-στρώματα.
Εάν εισέλθετε σε ένα υγιές κύτταρο, το PRPSC καταλύει τη μετάβαση του Cell PRPC στη Σύμβαση Σύμβασης. Η συσσώρευση της πρωτεΐνης του πριόν συνοδεύεται από τη συσσωμάτυσή του, ο σχηματισμός πολύ διαταγμένων ινιδίων (αμυλοειδούς), ο οποίος στο τέλος οδηγεί στο θάνατο του κυττάρου. Το απελευθερωμένο πριόν φαίνεται να είναι σε θέση να διεισδύσει σε γειτονικά κύτταρα, προκαλώντας επίσης το θάνατό τους.
Η PRPC πρωτεΐνη λειτουργεί σε ένα υγιές κύτταρο - διατηρώντας την ποιότητα του κελύφους μυελίνης, η οποία απουσία αυτής της πρωτεΐνης αραιώνεται σταδιακά. Στον κανόνα, η πρωτεΐνη PRPC σχετίζεται με κυτταρική μεμβράνη, γλυκοζυλιωμένη από το υπόλειμμα του σιαλικού οξέος. Μπορεί να εκτελέσει κυκλικές μεταβάσεις μέσα στο κύτταρο και στην πλάτη στην επιφάνεια κατά τη διάρκεια της ενδοεξόδου και της εξωκοκυττάρωσης.
Μέχρι το τέλος, ο μηχανισμός της αυθόρμητης εμφάνισης λοιμώξεων του Prion δεν είναι σαφής. Θεωρείται (αλλά όχι ακόμη αποδεδειγμένη) ότι τα πριόνια σχηματίζονται ως αποτέλεσμα σφαλμάτων στη βιοσύνθεση των πρωτεϊνών. Οι μεταλλάξεις των γονιδίων που κωδικοποιούν τις αφίξεις (PRP), τα σφάλματα εκπομπής, οι διαδικασίες πρωτεόλυσης θεωρούνται οι κύριοι υποψήφιοι για τον μηχανισμό της εμφάνισης των πριόντων.
Έτσι, τα πριόνια είναι μια ειδική κατηγορία μολυσματικών παραγόντων, καθαρά πρωτεΐνης, μη νουκλεϊνικών οξέων που προκαλούν σοβαρές ασθένειες του κεντρικού νευρικού συστήματος στον άνθρωπο και ένα αριθμό ανώτερων ζώων (Τ. Ν. "Αργές λοιμώξεις").
Υπάρχουν δεδομένα που δίνουν στον λόγο να πιστεύουν ότι τα πριόνια δεν είναι μόνο μολυσματικοί παράγοντες, αλλά επίσης έχουν λειτουργίες σε φυσιολογικές βιοτροπές. Για παράδειγμα, υπάρχει μια υπόθεση ότι μέσω των πρισιών διεξάγεται από τον μηχανισμό της γενετικά καθορισμένης στοχαστικής γήρανσης.
Τόνοι - οι μόνοι γνωστοί μολυσματικοί παράγοντες των οποίων η αναπαραγωγή συμβαίνει χωρίς τη συμμετοχή νουκλεϊνικών οξέων.
Κατά το δεύτερο μισό του 20ού αιώνα, οι γιατροί αντιμετώπισαν μια ασυνήθιστη ανθρώπινη ασθένεια - σταδιακά η προοδευτική καταστροφή του εγκεφάλου, που προκύπτει από το θάνατο των νευρικών κυττάρων. Αυτή η ασθένεια πήρε το όνομα της σπογγώδους εγκεφαλοπάθειας. Παρόμοια συμπτώματα ήταν γνωστά για μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά δεν παρατηρήθηκαν σε ένα άτομο, αλλά σε ζώα (αποξεσόμενα πρόβατα) και για μεγάλο χρονικό διάστημα δεν βρήκαν επαρκή λογική σχέση μεταξύ τους.
Ένα νέο ενδιαφέρον για τη μελέτη τους προέκυψε το 1996, όταν εμφανίστηκε μια νέα μορφή της νόσου στο Ηνωμένο Βασίλειο, που σημειώθηκε ως "μια νέα έκδοση της νόσου Creitzfeldt-Jacob.
Ένα σημαντικό γεγονός ήταν η εξάπλωση των «αγελάδων της λύσσας» στο Ηνωμένο Βασίλειο, η επιδημία της οποίας ήταν η πρώτη το 1992-1993, και στη συνέχεια το 2001 κάλυψε πολλά ευρωπαϊκά κράτη, αλλά παρ 'όλα αυτά, η εξαγωγή κρέατος σε πολλές χώρες δεν διέπραξε. Η ασθένεια συνδέεται με τη χρήση του "προφανή" αλεύρι των οστών σε τροφοδοσία και προμείγματα από το σφάγιο των πεσμένων ή άρρωστων ζώων, ενδεχομένως και δεν είχε προφανή σημάδια της νόσου.
Τρόποι μεταφοράς του αιτιώδους συντελεστή της νόσου, οι μηχανισμοί διείσδυσης των πριόντων στο σώμα και η παθογένεση της νόσου δεν είναι ακόμη επαρκώς επαρκώς.
Θυχώδη Πιόνια - Σοβιπάτες της Σφαιρικής εγκεφαλοπάθειας
Αποξηραμένα πρόβατα και αίγα κύλισης Ovprpsc
Μεταδιδανική εγκεφαλοδυοπάθεια Mink (δέκα) Δέκα και MKPRPSC
Χρόνια σπατάλη (CWD) ελάφια και Moose CWD CRUCK MDEPPPSC
Spongeous εγκεφαλοπάθεια βοοειδή (HECC) PROON BOVPRPSC
Σπογγώδης εγκεφαλοπάθεια αιλουροειδής (hek) γάτες prion gek feppsc
Σφουγγική εγκεφαλοπάθεια εξωτική μονάδα (EUE) Antelope και Big Kund Prick Nyaprpsc
Kuru People Prick Huppsc
Η νόσος του Crazzfeld-Jacob (BKY) People Prick Bka HUPPPSC
(Νέα) Παραλλαγή Creutzfeldt-Jakob ασθένεια (VCJD, NVCJD) άτομα VCJD HUPPPSC
Το σύνδρομο Herstrene-Strocera-Sheinkers (GSS) GSS Άνθρωποι φθάνουν HUPPPSC
Θανάσιμη οικογένεια Αϋπνία (FSB) Άνθρωποι Prick FSB HUPRPS
Ένα άτομο μπορεί να μολυνθεί από τα πριόνια που περιέχονται στα τρόφιμα, καθώς δεν καταστρέφονται από τα ένζυμα του πεπτικού σωλήνα. Δεδομένου ότι δεν προσροφούνται από τους εντερικούς τοιχώματα, μπορούν να διεισδύσουν στο αίμα μόνο μέσω κατεστραμμένων ιστών. Τελικά, εμπίπτουν στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Έτσι, η νέα έκδοση της ασθένειας Creitzfeldt-Jacob (NVCJD) (NVCJD) (NVCJD) μεταφέρεται, η οποία οι άνθρωποι μολύνονται μετά από το φαγητό του βοείου κρέατος που περιέχουν νευρικά υφάσματα από κεφάλια βοοειδών, ασθενής διπλή εγκεφαλοπάθεια (ΣΕΒ, αγελάδα).
Στην πράξη, η πιθανότητα των ποριών μολύνει το σώμα με ποντίκια αέρα-σταγονιδίων.
Τα πριόνια μπορούν να διεισδύσουν στο σώμα και την παρεντερική. Θήκες μόλυνσης με ενδομυϊκή χορήγηση φαρμάκων από ανθρώπινη υπόφυση (κυρίως ορμόνες ανάπτυξης για τη θεραπεία των νάνων), καθώς και η λοίμωξη του εγκεφάλου με εργαλεία νευροχειρουργικής λειτουργίας, δεδομένου ότι τα πριόνια είναι ανθεκτικά στις χρησιμοποιούμενες θερμικές και χημικές μεθόδους αποστείρωσης. Αυτό το σχήμα της νόσου του Creitzfeldt-Jacob υποδεικνύεται ως μη-υδρογόνο (1CJD).
Με ορισμένες, άγνωστες συνθήκες, ένας αυθόρμητος μετασχηματισμός της πρωτεΐνης του πριόν μπορεί να συμβεί στο ανθρώπινο σώμα στο πριόν. Έτσι, η λεγόμενη ασθένεια Cratetzfeldt-Jacob (SCJD) εμφανίζεται πρώτα το 1920, ανεξάρτητα το ένα από το άλλο από το Gansa Gerhard Kreitzfeldt και το Alphonace Maria Jacob. Θεωρείται ότι η αυθόρμητη εμφάνιση αυτής της ασθένειας συνδέεται με το γεγονός ότι στο φυσιολογικό σώμα στο ανθρώπινο σώμα υπάρχει ένας μικρός αριθμός πριόντων, οι οποίοι εξαλείφονται αποτελεσματικά από την κυτταρική συσκευή του golgi. Η παραβίαση αυτής της ικανότητας των κυττάρων αυτοκαθαρισμού μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση του επιπέδου των ποριών πάνω από το επιτρεπτό όριο του κανόνα και την περαιτέρω ανεξέλεγκτη κατανομή τους. Ο λόγος για την εμφάνιση σποραδικής νόσου Creitzfeldt-Jacob σύμφωνα με αυτή τη θεωρία είναι μια παραβίαση της λειτουργίας της συσκευής του Golgi σε κύτταρα.
Μια ειδική ομάδα ασθενειών πριονιού είναι κληρονομικές (συγγενές) ασθένειες που προκαλούνται από μια μετάλλαξη ενός γονιδίου πρωτεΐνης πριονιού, η οποία καθιστά μια προαναφερθείσα πρωτεΐνη πριόν Η κληρονομική μορφή των κληρονομικών ασθενειών περιλαμβάνει την κληρονομική μορφή Craitzfeldt-Jacob (FCJD), η οποία παρατηρείται σε ορισμένες χώρες του κόσμου. Με την παθολογία του Prion, η υψηλότερη συγκέντρωση των πριόντων βρέθηκε στον νευρικό ιστό των μολυσμένων ανθρώπων. Τα πριόνια βρίσκονται σε λεμφικό ιστό. Η παρουσία κατοικιών σε βιολογικά υγρά, συμπεριλαμβανομένου του σάλιου, δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί μοναδικά. Εάν η ιδέα της συνεχούς εμφάνισης ενός μικρού αριθμού πριόρων είναι αλήθεια, τότε μπορεί να θεωρηθεί ότι οι νέες, πιο ευαίσθητες διαγνωστικές μέθοδοι θα ανοίξουν αυτόν τον αριθμό των πριχών διάσπαρτα σε διάφορους ιστούς. Σε αυτή την περίπτωση, ωστόσο, θα συζητηθεί για το "φυσιολογικό" επίπεδο των ποριών, οι οποίες δεν αποτελούν απειλή για τον άνθρωπο.
