โมเลกุลโปรตีนพับ ทำไมโซ่โปรตีนค้นหาการวางที่ถูกต้องเพียงอย่างเดียวในตัวเลือกมากมาย สิ่งที่พบได้บ่อยในโปรตีนและจักรวาล
ในกระบวนการของการสังเคราะห์โซ่โพลีเปปไทด์พวกเขาจะถูกส่งผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เมื่อประกอบโปรตีน Oligomeric, ความสอดคล้องที่ไม่แน่นอนระดับกลางเกิดขึ้นมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกัน บนโพลีเปปไทด์ที่สังเคราะห์ใหม่มีอนุมูลที่ไม่ชอบน้ำจำนวนมากซึ่งในโครงสร้างสามมิติถูกซ่อนอยู่ภายในโมเลกุล ดังนั้นในช่วงเวลาของการก่อตัวของโครงสร้างพื้นเมืองกรดอะมิโนที่สามารถเกิดปฏิกิริยาที่มีต่อโปรตีนบางชนิดควรแยกออกจากกลุ่มเดียวกันของโปรตีนอื่น ๆ
ในทุกสิ่งมีชีวิตที่รู้จักจาก Prokaryotov ไปยังยูคาริโอตที่สูงขึ้นพบโปรตีนความสามารถในการผูกกับโปรตีนที่อยู่ในการรวมตัวที่ไม่แน่นอน พวกเขาสามารถรักษาความมั่นคงให้สอดคล้องกับโปรตีนพับได้ โปรตีนเหล่านี้ถูกเรียกว่า "Chaperons"
1. การจำแนกประเภท Chaperons (W)
ตามน้ำหนักโมเลกุลทุกคนสามารถแบ่งออกเป็น 6 กลุ่มหลัก:
น้ำหนักโมเลกุลสูงมีน้ำหนักโมเลกุล 100 ถึง 110 kd;
W-90 - มีน้ำหนักโมเลกุลจากซีดี 83 ถึง 90
W-70 - ด้วยน้ำหนักโมเลกุลจาก 66 ถึง 78 kd;
chaterons น้ำหนักโมเลกุลต่ำที่มีน้ำหนักโมเลกุลจาก 15 ถึง 30 KD
ท่ามกลางการแชปเปอร์มีความโดดเด่น: โปรตีนตามรัฐธรรมนูญ (การสังเคราะห์พื้นฐานสูงซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับผลกระทบที่ตึงเครียดต่อเซลล์ของร่างกาย) และอาจเกิดขึ้นการสังเคราะห์ที่อ่อนแอภายใต้สภาวะปกติ แต่ในช่วงที่เกิดความตึงเครียดต่อเซลล์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว . Shaperons ที่สะสมได้หมายถึง "โปรตีนช็อตความร้อน" การสังเคราะห์อย่างรวดเร็วซึ่งถูกบันทึกไว้ในเกือบทุกเซลล์ที่อยู่ภายใต้ผลกระทบที่เครียดใด ๆ ชื่อ "โปรตีนช็อตความร้อน" เกิดขึ้นจากความจริงที่ว่าเป็นครั้งแรกที่พบโปรตีนเหล่านี้ในเซลล์ที่สัมผัสกับอุณหภูมิสูง
2. บทบาทของ Chaterons ในโปรตีนพับ
ในการสังเคราะห์โปรตีนภูมิภาค N-Terminal ของ Polypeptide จะถูกสังเคราะห์เร็วกว่าภูมิภาค C-terminal ในการสร้างโครงสร้างโปรตีนจำเป็นต้องมีลำดับกรดอะมิโนที่สมบูรณ์ ดังนั้นในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีนในไรโบโซมการป้องกันของอนุมูลปฏิกิริยา (โดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำยาที่ไม่ชอบน้ำ) ดำเนินการกับ W-70
W-70 เป็นโปรตีนระดับสูงของโปรตีนที่มีอยู่ในเซลล์ทั้งหมดของเซลล์: ไซโตพลาสซึม, แกน, เอ้อ, ไมโตคอนเดรีย ในภูมิภาคของ Carboxyl สิ้นสุดของห่วงโซ่โพลีเปปไทด์เดี่ยวของการแชปเปอร์มีพล็อตที่เกิดจากกรดอะมิโนในรูปแบบของร่อง สามารถโต้ตอบกับส่วนของโมเลกุลโปรตีนและปรับใช้โซ่โพลีเปปไทด์ที่มีความยาว 7-9 กรดอะมิโนที่อุดมไปด้วยอนุมูลที่ไม่ชอบน้ำ ในการสังเคราะห์โซ่โพลีเปปไทด์ไซต์ดังกล่าวจะพบกันทุก ๆ 16 กรดอะมิโน
การพับของโปรตีนน้ำหนักโมเลกุลสูงจำนวนมากที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อน (ตัวอย่างเช่นโครงสร้างโดเมน) ดำเนินการในพื้นที่พิเศษที่เกิดขึ้นโดย W-60 ฟังก์ชั่น W-60 ในรูปแบบของคอมเพล็กซ์ Oligomeric ประกอบด้วย 14 หน่วยย่อย (รูปที่ 1-23)
EC-60 Form 2 Rings ซึ่งแต่ละอันประกอบด้วย 7 หน่วยย่อยที่เชื่อมต่อกัน S-60 Subunit ประกอบด้วย 3 โดเมน: apical (ด้านบน), กลางและเส้นศูนย์สูตร โดเมนชั้นนำมีจำนวนของสารตกค้างที่ไม่ชอบน้ำที่ต้องเผชิญกับวงแหวนที่เกิดขึ้นจากหน่วยย่อย Domain Equatorial มีพล็อตของการผูกกับ ATP และมีกิจกรรม ATP-Azna I.e. มันมีความสามารถในการดูดซับไฮโดรไลซ์เพื่อ ADP และ H 3 PO 4
The Shaperone Complex มีความสัมพันธ์สูงสำหรับโปรตีนบนพื้นผิวที่มีองค์ประกอบของโมเลกุลที่ไม่ใช่ corned (พื้นที่ส่วนใหญ่อุดมไปด้วยอนุมูลที่ไม่ชอบน้ำ) การค้นหาเข้าไปในโพรงของคอมเพล็กซ์ Chaperone, โปรตีนจะผูกกับอนุมูลที่ไม่ชอบน้ำของส่วนปลายของ W-60 ในสื่อเฉพาะของโพรงนี้การแยกจากโมเลกุลของเซลล์อื่น ๆ มีหน้าอกของโครงสร้างโปรตีนที่เป็นไปได้จนกว่าจะพบเพียงหนึ่งพลังงานของโครงสร้างที่ทำกำไรได้มากที่สุด
การเปิดตัวโปรตีนที่มีโครงสร้างพื้นเมืองที่เกิดขึ้นมาพร้อมกับการไฮโดรไลซิสของ ATP ในโดเมนเส้นศูนย์สูตร หากโปรตีนไม่ได้รับโครงสร้างพื้นเมืองจากนั้นจึงสื่อสารกับคอมเพล็กซ์ Shaperone การพับโปรตีนในรูปแบบของ Shapernese นั้นต้องการค่าใช้จ่ายของพลังงานจำนวนมาก
ดังนั้นการสังเคราะห์และการพับของโปรตีนจึงดำเนินการเข้าร่วมการมีส่วนร่วมของกลุ่มตัวผู้ต่าง ๆ ที่ป้องกันการมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนที่ไม่พึงประสงค์กับโมเลกุลของเซลล์อื่น ๆ และมาพร้อมกับการก่อตัวสุดท้ายของโครงสร้างพื้นเมือง
4. โรคที่เกี่ยวข้องกับการละเมิดโปรตีนพับ
การคำนวณแสดงให้เห็นว่ามีเพียงส่วนเล็ก ๆ ของสายพันธุ์ที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎีที่เป็นไปได้ของโซ่โพลีเปปไทด์สามารถใช้โครงสร้างเชิงพื้นที่ที่มีเสถียรภาพ โปรตีนเหล่านี้ส่วนใหญ่สามารถทำสิ่งต่าง ๆ ได้หลายอย่างที่มีพลังงาน Gibbs ประมาณเดียวกัน แต่มีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน โครงสร้างหลักของโปรตีนส่วนใหญ่ที่รู้จักที่เลือกจากวิวัฒนาการช่วยให้มั่นใจถึงความมั่นคงที่ยอดเยี่ยมของหนึ่งในความสอดคล้อง
อย่างไรก็ตามโปรตีนในน้ำที่ละลายน้ำได้มีการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขสามารถรับโครงสร้างที่ละลายได้ไม่ดีสามารถรวมตัวกันของโมเลกุลที่ก่อให้เกิดตะกอนอักเสบในเซลล์เรียกว่า amyloid (จาก lat. amylum -แป้ง). เช่นเดียวกับแป้งหมากอัดอะไมลอยด์ถูกตรวจพบเมื่อทาสีด้วยผ้าไอโอดีน สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้:
ด้วยการเพิ่มโปรผลของโปรตีนบางชนิดส่งผลให้ความเข้มข้นของพวกเขาในเซลล์;
หากอยู่ในเซลล์ของพวกเขาหรือการก่อตัวของโปรตีนในพวกเขามีอิทธิพลต่อโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนอื่น ๆ
เมื่อเปิดใช้งานการกรองโปรตีนของโปรตีนปกติของร่างกายด้วยการก่อตัวของไม่ละลายน้ำมีแนวโน้มที่จะรวมชิ้นส่วน;
อันเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ของจุดในโครงสร้างโปรตีน
อันเป็นผลมาจากการสะสมของ amyloid ในอวัยวะและเนื้อเยื่อโครงสร้างและการทำงานของเซลล์ถูกรบกวนการเปลี่ยนแปลงความเสื่อมของพวกเขาและการเติบโตของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันหรือเซลล์จียอร์ โรคกำลังพัฒนาเรียกว่า amylioiders สำหรับอะไมลอยซิโพแต่ละประเภทอะไมลอยด์บางประเภทเป็นลักษณะ ปัจจุบันมีการอธิบายมากกว่า 15 โรคดังกล่าว
โรคของ Alzhemer
โรคของ Alzhemer เป็นที่สังเกตบ่อยที่สุด? -AmyLoidosis ของระบบประสาทตามกฎแล้วคนที่โดดเด่นในวัยชราและมีความผิดปกติของความผิดปกติของความทรงจำและความเสื่อมโทรมเต็มรูปแบบของแต่ละบุคคล ในเนื้อเยื่อสมองถูกเลื่อนออกไป? -Amylid - โปรตีนสร้าง fibrils ที่ไม่ละลายน้ำรบกวนโครงสร้างและฟังก์ชั่นของเซลล์ประสาท ? -Amilaid เป็นผลิตภัณฑ์ของการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกับโปรตีนปกติของร่างกายมนุษย์ มันถูกสร้างขึ้นจากรุ่นก่อนที่มีการกรองบางส่วนบางส่วนและสังเคราะห์ในเนื้อเยื่อจำนวนมาก ? -Amilaid ตรงกันข้ามกับรุ่นก่อนของมันที่มีจำนวนมากหรือไม่ - ส่วนต่าง ๆ มีโครงสร้างรอง? -calate โครงสร้างรวมกับการก่อตัวของ fibrils ที่ไม่ละลายน้ำทนต่อการกระทำของเอนไซม์ Proteolytic
เหตุผลในการละเมิดการพับของโปรตีนพื้นเมืองในเนื้อเยื่อสมองยังคงต้องมีการค้นพบ บางทีเมื่ออายุการสังเคราะห์ของพี่น้องจะลดลงความสามารถในการเข้าร่วมในการก่อตัวและการบำรุงรักษาโปรตีนพื้นเมืองหรือกิจกรรมของการป้องกันเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของโปรตีนมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนโครงสร้าง
โรค prion
Prions เป็นโปรตีนพิเศษที่มีคุณสมบัติติดเชื้อ การค้นหาเข้าไปในร่างกายมนุษย์หรือเกิดขึ้นเองในนั้นพวกเขาสามารถทำให้เกิดโรค CNS ที่รักษาไม่หายได้อย่างรุนแรงซึ่งเรียกว่าโรค Prion ชื่อ "prions" มาจากตัวย่อของวลีภาษาอังกฤษ อนุภาคติดเชื้อโปรตีน- อนุภาคป้องกันโปรตีน
โปรตีนด้านล่างถูกเข้ารหัสด้วยความผสานที่เหมือนกันเช่นเดียวกับอะนาล็อกปกติ I. พวกเขามีโครงสร้างหลักที่เหมือนกัน อย่างไรก็ตามโปรตีนสองชนิดมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน: โปรตีนด้านล่างมีลักษณะที่มีเนื้อหาสูงหรือไม่? - ในขณะที่โปรตีนปกติมีจำนวนมาก - แปลงเป็นจำนวนมาก นอกจากนี้โปรตีน Booby ทนต่อการกระทำของการป้องกันและการตกลงไปในผ้าสมองหรือการปลอมที่นั่นเป็นธรรมชาติช่วยในการแปลงโปรตีนปกติเป็นผลมาจากการโต้ตอบระหว่างทองเหลือง สิ่งที่เรียกว่า "Core of Polymerization" ซึ่งประกอบด้วยโปรตีนที่มีความสามารถรวมซึ่งโมเลกุลโปรตีนปกติใหม่มีความสามารถในการเข้าร่วม เป็นผลให้คุณสมบัติการจัดเรียงใหม่ของโปรตีนของปัสสาวะเกิดขึ้นในโครงสร้างเชิงพื้นที่ของพวกเขา
มีบางกรณีของโรคปรีชาในรูปแบบทางพันธุกรรมที่เกิดจากการกลายพันธุ์ในโครงสร้างของโปรตีนนี้ อย่างไรก็ตามมันเป็นไปได้ที่จะติดเชื้อบุคคลที่มีโปรตีนปรีเมียร์ส่งผลให้เกิดโรคที่นำไปสู่การเสียชีวิตของผู้ป่วย ดังนั้น Kuru จึงเป็นโรคสหภาพของชาวอะบอริจินนิวกีนีลักษณะของโรคระบาดที่เกี่ยวข้องกับการกินเนื้อลูกผสมแบบดั้งเดิมในชนเผ่าเหล่านี้และการส่งโปรตีนติดเชื้อจากบุคคลหนึ่งไปยังอีกคนหนึ่ง ในการเชื่อมต่อกับการเปลี่ยนแปลงในภาพชีวิตของพวกเขาโรคนี้หายไปในทางปฏิบัติ
เกมที่สวยงามได้พัฒนานักวิทยาศาสตร์จาก University of Washington (USA) โปรแกรมที่เรียกว่า Fold.it เป็นแบบจำลองสำหรับโปรตีนพับในโครงสร้างสามมิติ นักเล่นเกมต้องพยายามทำให้เป็นวิธีที่ประสบความสำเร็จมากที่สุด โปรแกรมจะเต็มไปด้วยข้อมูลจริงเกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้เพียงแค่คิดค้นโปรตีนซึ่งไม่สามารถเข้าใจได้ตามที่พับได้ ผลลัพธ์จะผ่านอินเทอร์เน็ตเข้าไปในศูนย์ประมวลผลที่พวกเขาจะถูกตรวจสอบในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (มันจะมาจากฤดูใบไม้ร่วงและจนถึงตอนนี้โปรแกรมได้วางปริศนาลงไปแล้วตอนนี้มันทำหน้าที่เป็นตัวจำลอง)
ในความเป็นจริงนักเล่นเกมทั้งหมดของโลกของเราใช้เวลาหลายพันล้านชั่วโมงสำหรับเกมที่ไร้มนุษยธรรมเช่นว้าวเคาน์เตอร์ประท้วงหรือเล่นไพ่คนเดียว "Kosyanka" ในเวลาเดียวกันพวกเขาสามารถใช้ข่าวกรองได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น: ตัวอย่างเช่นการเปลี่ยนโปรตีนบนหน้าจอของจอภาพของพวกเขา สิ่งนี้น่าสนใจในแบบของตัวเอง
หนึ่งในนักพัฒนาของเกมศาสตราจารย์ชีวเคมี David Baker เชื่ออย่างจริงใจว่าบางแห่งในโลกมีพรสวรรค์ที่มีความสามารถ แต่กำเนิดในการคำนวณโปรตีน 3 มิติในใจ เด็กชายอายุ 12 ปีบางคนจากอินโดนีเซียจะเห็นเกมและจะสามารถแก้ปัญหางานที่ไม่ได้เป็นซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ ใครจะรู้ว่าคนเช่นนี้อาจมี?
โปรตีนแต่ละตัว (ในร่างกายมนุษย์มีมากกว่า 100,000 ชนิด) เป็นโมเลกุลอันยาวนาน ในการทำนายสิ่งที่รูปแบบที่สลับซับซ้อนจะใช้โมเลกุลนี้ในบางเงื่อนไข (และไม่ว่าจะเกิดขึ้นในรูปแบบที่มั่นคง) - งานของระดับสูงสุดของความซับซ้อน การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์เป็นกระบวนการที่ไวต่อทรัพยากร แต่ในเวลาเดียวกันที่สำคัญในเวชภัณฑ์ ท้ายที่สุดไม่ทราบรูปร่างของโปรตีนไม่สามารถจำลองคุณสมบัติได้ หากคุณสมบัติเหล่านี้มีประโยชน์แล้วโปรตีนสามารถสังเคราะห์และบนฐานของพวกเขาเพื่อทำการเตรียมการใหม่อย่างมีประสิทธิภาพเช่นสำหรับการรักษาโรคมะเร็งหรือโรคเอดส์ (รับประกันโนเบลในทั้งสองกรณี)
ปัจจุบันคอมพิวเตอร์หลายแสนคนในเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบกระจายงานที่น่าสนใจของโมเลกุลโปรตีนใหม่แต่ละโมเลกุล แต่นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันเสนอวิธีอื่น: ไม่ใช่หน้าอกที่โง่เขลาของตัวเลือกทั้งหมด แต่การระดมสมองทางปัญญาผ่านคอมพิวเตอร์ เกม. จำนวนตัวเลือกลดลงตามลำดับความสำคัญและซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะทำให้พารามิเตอร์ที่เหมาะสมของการพับได้เร็วขึ้นมาก
ในสามมิติ "ความบันเทิง" พับได้มันสามารถเล่นได้ทั้งหมด: แม้แต่เด็กและเลขานุการที่ไม่มีความคิดเกี่ยวกับชีววิทยาโมเลกุล นักพัฒนาพยายามทำเกมดังกล่าวเพื่อที่จะเป็นที่น่าสนใจสำหรับทุกคน และผลของเกมอาจเป็นพื้นฐานสำหรับรางวัลโนเบลและช่วยชีวิตคนหลายพันคน
โปรแกรมนี้เปิดตัวในรุ่นภายใต้ Win และ Mac การกระจายการกระจาย 53 MB
เคมีชีวภาพ Lelevich Vladimir Valerianovich
การพับ
โปรตีนพับ - กระบวนการพับโซ่โพลีเปปไทด์เป็นโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่ถูกต้อง ในกรณีนี้มีการบรรจบกันของกรดอะมิโนระยะไกลที่ตกค้างของโซ่โพลีไทด์ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของโครงสร้างพื้นเมือง โครงสร้างนี้มีกิจกรรมทางชีวภาพที่เป็นเอกลักษณ์ ดังนั้นการพับเป็นขั้นตอนสำคัญของการเปลี่ยนแปลงข้อมูลทางพันธุกรรมให้กลายเป็นกลไกของการทำงานของเซลล์
โครงสร้างและบทบาทหน้าที่ของ Chaterons ในโปรตีนพับ
ในกระบวนการของการสังเคราะห์โซ่โพลีเปปไทด์พวกเขาจะถูกส่งผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เมื่อประกอบโปรตีน Oligomeric, ความสอดคล้องที่ไม่แน่นอนระดับกลางเกิดขึ้นมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกัน บนโพลีเปปไทด์ที่สังเคราะห์ใหม่มีอนุมูลที่ไม่ชอบน้ำจำนวนมากซึ่งในโครงสร้างสามมิติถูกซ่อนอยู่ภายในโมเลกุล ดังนั้นในช่วงเวลาของการก่อตัวของโครงสร้างพื้นเมืองกรดอะมิโนปฏิกิริยาตกค้างของโปรตีนบางชนิดควรแยกออกจากโปรตีนอื่น ๆ กลุ่มเดียวกัน
ในทุกสิ่งมีชีวิตที่รู้จักจาก Prokaryotov ไปยังยูคาริโอตที่สูงขึ้นพบโปรตีนความสามารถในการผูกกับโปรตีนที่อยู่ในการรวมตัวที่ไม่แน่นอน พวกเขาสามารถรักษาความมั่นคงให้สอดคล้องกับโปรตีนพับได้ โปรตีนเหล่านี้เรียกว่า Shaperonov
การจำแนกประเภท Chaperon (W)
ตามน้ำหนักโมเลกุลทุกคนสามารถแบ่งออกเป็น 6 กลุ่มหลัก:
1. น้ำหนักโมเลกุลสูงมีน้ำหนักโมเลกุลจาก 100 ถึง 110 kda;
2. WC-90 - มีน้ำหนักโมเลกุลจาก 83 ถึง 90 kda;
3. W-70 - มีน้ำหนักโมเลกุลจาก 66 ถึง 78 kda;
6. Chaterons น้ำหนักโมเลกุลต่ำที่มีน้ำหนักโมเลกุลจาก 15 ถึง 30 KDA
ท่ามกลางการแชปเปอร์มีความโดดเด่น: โปรตีนตามรัฐธรรมนูญ (การสังเคราะห์พื้นฐานสูงซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับผลกระทบที่ตึงเครียดต่อเซลล์ของร่างกาย) และอาจเกิดขึ้นการสังเคราะห์ที่อ่อนแอภายใต้สภาวะปกติ แต่ในช่วงที่เกิดความตึงเครียดต่อเซลล์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว . SHAPERSONS ที่สะสมได้เป็นของ "โปรตีนช็อตความร้อน" การสังเคราะห์อย่างรวดเร็วซึ่งถูกบันทึกไว้ในเกือบทุกเซลล์ที่อยู่ภายใต้ผลกระทบที่เครียดใด ๆ ชื่อ "โปรตีนช็อตความร้อน" เกิดขึ้นจากความจริงที่ว่าเป็นครั้งแรกที่พบโปรตีนเหล่านี้ในเซลล์ที่สัมผัสกับอุณหภูมิสูง
บทบาทของ Chaterons ในโปรตีนพับ
ในการสังเคราะห์โปรตีนภูมิภาค N-Terminal ของ Polypeptide จะถูกสังเคราะห์เร็วกว่าภูมิภาค C-terminal ในการสร้างโครงสร้างโปรตีนจำเป็นต้องมีลำดับกรดอะมิโนที่สมบูรณ์ ดังนั้นในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีนในไรโบโซมการป้องกันของอนุมูลปฏิกิริยา (โดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำยาที่ไม่ชอบน้ำ) ดำเนินการกับ W-70
WCH-70 เป็นโปรตีนระดับสูงของโปรตีนที่มีอยู่ในทุกส่วนของเซลล์: ไซโตพลาสซึม, แกนกลาง, ไมโตคอนเดรีย
การพับของโปรตีนน้ำหนักโมเลกุลสูงจำนวนมากที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อน (ตัวอย่างเช่นโครงสร้างโดเมน) ดำเนินการในพื้นที่พิเศษที่เกิดขึ้นโดย W-60 ฟังก์ชั่น W-60 ในรูปแบบของ Oligomeric Complex ประกอบด้วย 14 หน่วยย่อย
The Shaperone Complex มีความสัมพันธ์สูงสำหรับโปรตีนบนพื้นผิวที่มีองค์ประกอบของโมเลกุลที่ไม่ใช่ corned (พื้นที่ส่วนใหญ่อุดมไปด้วยอนุมูลที่ไม่ชอบน้ำ) การค้นหาเข้าไปในโพรงของคอมเพล็กซ์ Chaperone, โปรตีนจะผูกกับอนุมูลที่ไม่ชอบน้ำของส่วนปลายของ W-60 ในสภาพแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจงของโพรงนี้ในการแยกจากโมเลกุลของเซลล์อื่น ๆ ทางเลือกของโครงสร้างโปรตีนที่เป็นไปได้เกิดขึ้นจนกระทั่งพบว่ามีการจัดโครงสร้างที่เป็นที่นิยมมากที่สุด
การเปิดตัวโปรตีนที่มีโครงสร้างพื้นเมืองที่เกิดขึ้นมาพร้อมกับการไฮโดรไลซิสของ ATP ในโดเมนเส้นศูนย์สูตร หากโปรตีนไม่ได้รับโครงสร้างพื้นเมืองจากนั้นจึงสื่อสารกับคอมเพล็กซ์ Shaperone การพับของโปรตีนที่ขึ้นต่อกันของ SHAPER นั้นต้องการค่าใช้จ่ายในปริมาณที่มากขึ้น
ดังนั้นการสังเคราะห์และการพับของโปรตีนที่ดำเนินการกับการมีส่วนร่วมของกลุ่มตัวผู้ต่าง ๆ ที่ป้องกันการมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนที่ไม่พึงประสงค์กับโมเลกุลของเซลล์อื่น ๆ และมากับพวกเขาในการก่อตัวสุดท้ายของโครงสร้างพื้นเมือง
บทบาทของการแชปเปอร์ในการปกป้องโปรตีนเซลล์จากการทำลายผลกระทบที่เครียด
พี่เลี้ยงมีส่วนร่วมในการปกป้องโปรตีนของเซลล์จากผลกระทบที่แสดงตามดังกล่าวข้างต้นอ้างถึงโปรตีนของความร้อนช็อต (BTSH) และในวรรณคดีมักจะแสดงเป็น HSP (โปรตีนช็อตความร้อน)
ภายใต้การกระทำของปัจจัยความเครียดต่าง ๆ (อุณหภูมิสูง, การขาดออกซิเจน, การติดเชื้อ, ยูเอฟโอ, การเปลี่ยนแปลงในกลางของสื่อ, การเปลี่ยนแปลงในโมลาริตี้ของสื่อ, ผลของสารเคมีที่เป็นพิษ, โลหะหนัก, ฯลฯ ) ในเซลล์ การสังเคราะห์ BTSH ได้รับการปรับปรุง การมีความสัมพันธ์สูงสำหรับส่วนที่ไม่ชอบน้ำที่ผิดปกติของโปรตีนที่เสียไปบางส่วนพวกเขาอาจรบกวนการเสียชีวิตที่สมบูรณ์ของพวกเขาและฟื้นฟูโครงสร้างพื้นฐานของโปรตีน
มีการจัดตั้งขึ้นว่าการเปิดรับความเครียดระยะสั้นเพิ่มการผลิต BTSH และเพิ่มความต้านทานของร่างกายไปยังผลกระทบที่เครียดระยะยาว ดังนั้นการขาดเลือดในระยะสั้นของกล้ามเนื้อหัวใจในช่วงระยะเวลาที่มีการฝึกอบรมระดับปานกลางเพิ่มความเสถียรของกล้ามเนื้อหัวใจเป็นโรคมะเร็งระยะยาว ขณะนี้การค้นหาวิธีการทางชีวภาพและโมเลกุลสำหรับการเปิดใช้งานการสังเคราะห์ BTSH ในเซลล์ถือว่ามีแนวโน้มการวิจัยในการแพทย์
โรคที่เกี่ยวข้องกับการละเมิดโปรตีนพับ
การคำนวณแสดงให้เห็นว่ามีเพียงส่วนเล็ก ๆ ของสายพันธุ์ที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎีที่เป็นไปได้ของโซ่โพลีเปปไทด์สามารถใช้โครงสร้างเชิงพื้นที่ที่มีเสถียรภาพ โปรตีนเหล่านี้ส่วนใหญ่สามารถทำสิ่งต่าง ๆ ได้หลายอย่างที่มีพลังงาน Gibbs ประมาณเดียวกัน แต่มีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน โครงสร้างหลักของโปรตีนส่วนใหญ่ที่รู้จักที่เลือกจากวิวัฒนาการช่วยให้มั่นใจได้ถึงความมั่นคงที่โดดเด่นของหนึ่งโครงสร้าง
อย่างไรก็ตามโปรตีนที่ละลายน้ำได้บางอย่างที่มีการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขสามารถรับโครงสร้างที่ละลายได้ไม่ดีสามารถรวมตัวกันของโมเลกุลที่เกิดขึ้นเงินฝากของ Fibrillar ในเซลล์ที่เรียกว่า amyloid (จาก lat. Amylum - แป้ง) เช่นเดียวกับแป้งหมากอัดอะไมลอยด์ถูกตรวจพบเมื่อทาสีด้วยผ้าไอโอดีน
สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้:
1. ในกรณีที่มีการเพิ่มโปรผลของโปรตีนบางชนิดส่งผลให้ความเข้มข้นของพวกเขาในเซลล์;
2. เมื่ออยู่ในเซลล์หรือการก่อตัวของโปรตีนในพวกเขามีอิทธิพลต่อโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนอื่น ๆ
3. เมื่อเปิดใช้งานโปรตีนของโปรตีนปกติของร่างกายโดยการก่อตัวของไม่ละลายน้ำมีแนวโน้มที่จะรวมชิ้นส่วน;
4. เป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ของจุดในโครงสร้างโปรตีน
อันเป็นผลมาจากการสะสมของอะไมลอยด์ในอวัยวะและเนื้อเยื่อโครงสร้างและการทำงานของเซลล์ถูกรบกวนการเปลี่ยนแปลงความเสื่อมของพวกเขาและการเติบโตของเซลล์เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน โรคกำลังพัฒนาเรียกว่า amyloidosis สำหรับอะไมลอยซิโพแต่ละประเภทอะไมลอยด์บางประเภทเป็นลักษณะ ปัจจุบันมีการอธิบายมากกว่า 15 โรคดังกล่าว
บทความสำหรับการแข่งขัน "Bio / Mol / Text": โปรตีนเป็นโมเลกุลชีวภาพหลัก พวกเขาทำหน้าที่หลากหลายหลากหลาย: ตัวเร่งปฏิกิริยาโครงสร้างการขนส่งตัวรับและอื่น ๆ อีกมากมาย แม้แต่ DNA ที่รู้จักกันดีก็เล่นได้เพียงบทบาทของ "แฟลชไดรฟ์" เก็บข้อมูลเกี่ยวกับโปรตีนในขณะที่โปรตีน "ไฟล์" ชีวิตบนโลกสามารถเรียกว่าโปรตีน แต่เรารู้เกี่ยวกับโครงสร้างและการทำงานของสารเหล่านี้จริงๆหรือไม่? จนถึงตอนนี้ความลับยังคงเป็นโปรตีนในการปรับแต่ง - กระบวนการบรรจุภัณฑ์เชิงพื้นที่ของโมเลกุลโปรตีนการยอมรับโดยโปรตีนของแบบฟอร์มที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดซึ่งจะดำเนินการฟังก์ชั่น
สปอนเซอร์ทั่วไปของการแข่งขันตาม Crowdfund ของเรากลายเป็นผู้ประกอบการ Konstantin Sinyushin ทำไมเขาถึงมีความเคารพต่อมนุษย์อย่างมาก!
สปอนเซอร์ของรางวัลความเห็นอกเห็นใจผู้ชมเป็น บริษัท "Atlas" ที่มั่นคง
สปอนเซอร์ของการเผยแพร่บทความนี้ - Lev Makarov
โปรตีน - Biopolymers ซึ่งสามารถเปรียบเทียบกับลูกปัดที่ลูกปัดเป็นกรดอะมิโนเชื่อมต่อกันโดยพันธะเปปไทด์ (ดังนั้นชื่อโปรตีน - โพสต์อื่น) ในเซลล์โปรตีนถูกสังเคราะห์กับเครื่องจักรโมเลกุลพิเศษ - ไรโบโซม ออกจากไรโบโซมโซ่โพลีเปปไทด์จะถูกพับและโปรตีนจะมีโครงสร้างที่แน่นอนนั่นคือโครงสร้างเชิงพื้นที่ (รูปที่ 1) เป็นสิ่งสำคัญที่โปรตีนมีอยู่ในร่างกายในรูปแบบที่แน่นอนนั่นคือความสอดคล้องจะต้อง "เหมาะสม" (พื้นเมือง) กระบวนการพับโปรตีนและเรียกว่าการพับ (จากภาษาอังกฤษ พับ - พับวาง; โปรดทราบว่าคำว่า "พับ" ไม่เพียง แต่สามารถใช้กับโปรตีนได้) สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างสามมิติคือ "วาง" ในลำดับของกรดอะมิโนมาก ดังนั้นโปรตีนที่จะใช้โครงสร้างพื้นเมืองจะต้องรู้เฉพาะลำดับและสิ่งที่กรดอะมิโนตกค้างมีอยู่ในนั้น เป็นครั้งแรกนี้ได้รับการพิสูจน์ในปี 1961 โดย Christian Anfinsen เกี่ยวกับตัวอย่างของ Ribonuclease Pancreatic Bovine (รูปที่ 2) ควรกล่าวว่านอกเหนือไปจากโปรตีนที่มีโครงสร้างเชิงพื้นที่ถูกกำหนดอย่างเข้มงวดโดยลำดับกรดอะมิโนที่เรียกว่าโปรตีนที่ไม่มีโครงสร้าง ( โปรตีนที่แผ่ออกมาภายใน Idps): บางส่วนของโมเลกุลดังกล่าวและบางครั้งโมเลกุลทั้งหมดสามารถรับโครงสร้างที่เป็นไปได้มากมายในครั้งเดียวและพวกเขาเป็นพลังงานทั้งหมด "เทียบเท่า" และโปรตีนดังกล่าวมักพบในธรรมชาติและทำหน้าที่สำคัญ มีอีกประเภทหนึ่งของการพับที่เกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนพิเศษ - Chaterons แต่ในภายหลังเล็กน้อย
รูปที่ 1 การจัดการการพับของโดเมนα-Spiral ขนาดเล็ก การล่มสลายของโซ่โพลีเปปไทด์ของโปรตีนจำนวนมากเริ่มต้นในไรโบโซมในระหว่างการส่งโปรตีน (นั่นคือการสังเคราะห์) โปรตีนสุกออกมาจากไรโบโซมผ่านอุโมงค์พิเศษ (ในรูป - พื้นที่ที่มืดมิดในหน่วยย่อยขนาดใหญ่) ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการล่มสลายของห่วงโซ่และ C-end ของห่วงโซ่ (มี carboxyl กลุ่ม) ได้รับการแก้ไขใน ribosome และ n-end (มีกลุ่มอะมิโน) "กำลังเคลื่อนที่" ไปยังทางออกและ "แฮงค์" จากมันเมื่อ 30-40 อะมิโนตกค้างสะสมในอุโมงค์ ในอุโมงค์โครงสร้างที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ, α-helix, β-studs และโดเมนα-เกลียวขนาดเล็กสามารถเกิดขึ้นได้ การพับการพับผ่านสองขั้นตอน: ในตอนแรกของห่วงโซ่ที่ไม่สมบูรณ์ ( คุณแฉ) เข้าไปในสถานะอัด ( C, กระชับ) ซึ่งจะได้รับโครงสร้างพื้นเมือง ( n, พื้นเมือง).
รูปที่ 2 Bullway Ribonuclucletic และนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษา แต่ - Ribonuclease Pancreatic Bull สำหรับการศึกษาโครงสร้างของเอนไซม์นี้ Anfinsen ( anfinsen) (b. ), มัวร์ ( มัวร์) (ใน ) และสไตน์ (สไตน์) (กรัม ) ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี (1972) ในตัวอย่างของโปรตีนนี้ปรากฏการณ์ของการ refolding ถูกแสดงเป็นครั้งแรก - การก่อตัวที่เกิดขึ้นเองของโครงสร้างระดับอุดมศึกษาหลังจากการเสียชีวิต (นั่นคือการทำลาย) มูลค่าของการพับโปรตีนคือมันนำไปสู่การก่อตัวของโครงสร้างโปรตีนที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด (พื้นเมือง) ที่ฟังก์ชั่น ตัวอย่างเช่นในประสบการณ์ของ ribonuclease anfinsen เป็นผลมาจากการ refolding มันคืนค่ากิจกรรมของเอนไซม์นั่นคือมันเริ่มกระตุ้นปฏิกิริยาทางชีวเคมีอีกครั้ง เพื่อให้เอนไซม์นี้ทำงานได้มีการรวบรวมกรดอะมิโนห้าตัวในศูนย์เร่งปฏิกิริยาเดียว (พื้นที่หนึ่งชิ้น) จากสถานที่ที่แตกต่างอย่างสิ้นเปลือง: Histidine (12), Lysine (41), Threonine (47), Histidine (119) และ Phenylalanine (120)
แบบจำลองจากฐานข้อมูล PDB (PDB ID 5D6U), ภาพบุคคลของนักวิทยาศาสตร์จากไซต์ ru.wikipedia.org
ความเกี่ยวข้องของปัญหา
ปัญหาคือมนุษยชาติที่มีความสามารถในการคำนวณทั้งหมดและคลังแสงของข้อมูลการทดลองยังไม่ได้เรียนรู้ในการสร้างแบบจำลองที่จะอธิบายถึงกระบวนการพับโปรตีนและทำนายโครงสร้างโปรตีนสามมิติตามโครงสร้างหลักของมัน (นั่นคือกรดอะมิโน ลำดับ). ดังนั้นยังไม่มีความเข้าใจที่สมบูรณ์ของกระบวนการทางกายภาพนี้
การเติบโตอย่างรวดเร็วของโครงการจีโนมนำไปสู่ความจริงที่ว่าจีโนมมากขึ้นเรื่อย ๆ และลำดับดีเอ็นเอที่สอดคล้องกันและ RNAs เติมฐานข้อมูลในเลขชี้กำลัง ในรูปที่ 3 แสดงให้เห็นถึงจำนวนของลำดับกรดอะมิโนที่เพิ่มขึ้นเช่นเดียวกับการเพิ่มขึ้นของจำนวนโครงสร้างโปรตีนที่รู้จักกันดีในช่วงเวลาตั้งแต่ปี 2539 ถึง 2550 เห็นได้ชัดว่าจำนวนโครงสร้างที่รู้จักกันดีน้อยกว่าจำนวนลำดับอย่างมีนัยสำคัญ ในช่วงเวลาของการเขียนบทความนี้ (สิงหาคม 2559) จำนวนลำดับในฐานข้อมูล uniparc มากกว่า 124 ล้านในขณะที่จำนวนโครงสร้างในฐานข้อมูล PDB ( Protein Data Bank) - เพียงเล็กน้อยกว่า 121,000 เพียงเล็กน้อยซึ่งน้อยกว่า 0.1% ของลำดับที่รู้จักทั้งหมดและช่องว่างระหว่างตัวบ่งชี้ทั้งสองนี้กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วและมีแนวโน้มที่จะเติบโตต่อไป ความล่าช้าที่รุนแรงนั้นเกี่ยวข้องกับความซับซ้อนของสัมพัทธ์ของวิธีการที่ทันสมัยสำหรับการกำหนดโครงสร้าง ในขณะเดียวกันรู้ว่าพวกเขามีความสำคัญมาก ดังนั้นคำถามของการใช้วิธีการคำนวณเพื่อทำนายโครงสร้างโปรตีนตามลำดับของพวกเขาตอนนี้คมชัด ในปี 2005 นิตยสารที่เชื่อถือได้ วิทยาศาสตร์ ได้รับการยอมรับปัญหาของโปรตีนพับหนึ่งใน 125 ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่
รูปที่ 3 การเปรียบเทียบอัตราการเติบโตของจำนวนลำดับและโครงสร้างที่รู้จักกันดีตั้งแต่ปี 1996 ถึง 2007 ในแกนแนวนอนมีการระบุไว้ในแนวตั้งด้านซ้าย - จำนวนลำดับในล้าน ( เส้นทึบ) ในแนวตั้งที่ถูกต้อง - จำนวนโครงสร้างในหลายล้าน ( จุดไข่ปลา. เห็นอย่างชัดเจนในมือของจำนวนโครงสร้างที่รู้จักเกี่ยวกับจำนวนลำดับ จนถึงปัจจุบันช่องว่างเติบโตขึ้นเรื่อย ๆ
หลังจากอ่านจีโนมของมนุษย์ยีนมนุษย์จำนวนมากกลายเป็นที่รู้จักและดังนั้นลำดับกรดอะมิโนจึงเข้ารหัสโดยพวกเขา อย่างไรก็ตามนี่ไม่ได้หมายความว่าเรารู้หน้าที่ของยีนทั้งหมดในคำอื่น ๆ เราไม่ทราบว่าการทำงานของโปรตีนที่เข้ารหัสโดยยีนเหล่านี้ เป็นที่ทราบกันดีว่าในหลาย ๆ ด้านฟังก์ชั่นโปรตีนสามารถคาดการณ์ได้โดยโครงสร้างของพวกเขาแม้ว่าจะไม่เสมอไป ดังนั้นความฝันที่หวงแหนจึงเป็นความสามารถในการทำนายโครงสร้างและเป็นผลให้ฟังก์ชั่นโปรตีนตามลำดับนิวคลีโอไทด์ของยีน
ทำอะไรเพื่อแก้ปัญหา?
อย่างไรก็ตามไม่ถูกต้องคิดว่าเราไม่รู้อะไรเลย แน่นอนว่ามีข้อเท็จจริงจำนวนมากเกี่ยวกับการพับได้รับการสะสมรูปแบบของกระบวนการนี้เป็นที่รู้จักกันวิธีการต่าง ๆ ของการสร้างแบบจำลองได้รับการพัฒนา เพื่อติดตามความสำเร็จที่ประสบความสำเร็จในการแก้ปัญหาการพับการแข่งขันระดับนานาชาติในการทำนายโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลโปรตีน - CASP ถูกสร้างขึ้น ( ความสำคัญของเทคนิคการทำนายโครงสร้างโปรตีน) ไปทุกสองปี (ตอนนี้การแข่งขันปัจจุบันมีสิบสองมันเริ่มขึ้นในเดือนเมษายนและจะสิ้นสุดในเดือนธันวาคม 2559) ในการประกวดครั้งนี้นักวิจัยแข่งขันผู้ที่จะทำนายโครงสร้างของโปรตีนที่ดีกว่าในลำดับกรดอะมิโนและการแข่งขันผ่านการใช้วิธีการสองคนที่ตาบอด (ในช่วงเวลาของการแข่งขันโครงสร้างของ "ปริศนา" เป็นเพียง ไม่ทราบ; คำจำกัดความของมันเสร็จสมบูรณ์ทุกครั้งในตอนท้ายของการแข่งขัน) จนถึงตอนนี้โครงสร้างของโปรตีนเป้าหมายไม่ได้คาดการณ์อย่างแน่นอน
มีวิธีการทำนายโครงสร้างสองกลุ่ม
ถึง ครั้งแรก เหล่านี้เป็นที่เรียกว่า วิธีการสร้างแบบจำลอง "ตั้งแต่เริ่มต้น" (ab initio, de novoมีคำศัพท์คำพ้องความหมายอื่น ๆ ) เมื่อรุ่นถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของโครงสร้างหลักโดยไม่ต้องใช้วิธีการเปรียบเทียบกับโครงสร้างที่รู้จักกันอยู่แล้ว แต่ใช้ความเข้าใจที่สะสมทั้งหมดของการพับฟิสิกส์ของ Biopolymers ความสำคัญขั้นพื้นฐานของวิธีการเหล่านี้คือพวกเขาช่วยให้เข้าใจหลักการทางเคมีกายภาพของการปรับแต่งโปรตีนเพื่อตอบคำถามการเผาไหม้นี้ - ทำไมโปรตีนกลับกลายเป็นเช่นนั้นและไม่เป็นอย่างอื่น? อย่างไรก็ตามข้อเสียของวิธีการเหล่านี้เป็นความซับซ้อนของการคำนวณและความแม่นยำต่ำ วิธีการเหล่านี้ต้องการการทำให้เข้าใจง่ายและการประมาณและยังไม่ได้ผลในการทำนายโครงสร้างของโปรตีนขนาดใหญ่ ในปี 2550 เนื่องจากวิธีการสร้างแบบจำลอง เดอโนโว เป็นครั้งแรกที่มีความแม่นยำสูงโครงสร้างของหนึ่งในโปรตีนแบคทีเรียถูกกำหนด Bacillus Haloduransแต่โปรตีนนี้ค่อนข้างเล็ก (112 กรดสารตกค้างในกรดอะมิโน) และเพื่อให้ได้รูปแบบที่แม่นยำความจุของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลมากกว่า 70,000 เครื่องและจำเป็นต้องมีซูเปอร์คอมพิวเตอร์ นอกจากนี้จาก 26 รุ่นที่ได้รับเพียงคนเดียวที่ถูกต้องแม่นยำ วิธีการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุล (MD) ช่วยให้คุณสามารถอธิบายเหตุการณ์โมเลกุลและสามารถติดตามกระบวนการพับโปรตีนเป็นโครงสร้างพื้นเมือง: ในปี 2010 เป็นครั้งแรกเป็นไปได้ที่จะทำเช่นนี้ที่ค่าใช้จ่ายของกำลังคอมพิวเตอร์ของ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษ แอนตัน .
เกาะ ครั้งที่สอง กลุ่มวิธีการเกี่ยวข้องกัน วิธีการสร้างแบบจำลองเปรียบเทียบ. พวกเขาขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ สิ่งที่เหมือนกันนั่นคือทั่วไปของต้นกำเนิดของวัตถุ (อวัยวะโมเลกุล ฯลฯ ) ดังนั้น "ตัวทำนาย" จึงมีโอกาสที่จะเปรียบเทียบลำดับโปรตีนโครงสร้างที่ต้องทำแบบจำลองด้วยเทมเพลตนั่นคือโปรตีนโครงสร้างที่เป็นที่รู้จักและสันนิษฐานว่าเป็น homologue และบนพื้นฐาน ของความคล้ายคลึงกันของพวกเขาในการสร้างแบบจำลองที่มีการปรับที่ตามมา (ลำดับที่คล้ายกันจะถูกยุบไปยังโครงสร้างที่คล้ายกัน) วิธีการเหล่านี้ได้รับความนิยมมากขึ้นเนื่องจากการทำนายโครงสร้างของโปรตีนเป็นงานที่มีความสำคัญและจนถึงปัจจุบันหมายถึงการคำนวณปรากฏฐานข้อมูลและกลายเป็นที่ทราบกันว่าจำนวนตัวเลือกที่เป็นไปได้สำหรับโครงสร้างโปรตีนสแต็คมี จำกัด ( รูปที่ 4) และให้วิธีการเหล่านี้ไม่ได้ลบปัญหาการพับโปรตีนพวกเขาสามารถช่วยแก้ปัญหาการปฏิบัติที่เฉพาะเจาะจงในขณะที่คนอื่นกำลังต่อสู้กับการศึกษาประเด็นพื้นฐานมากขึ้น
รูปที่ 4 การเปลี่ยนแปลงของการระบุประเภทใหม่ของ Fildal (ตัวเลือกบรรจุภัณฑ์) ที่แกนแนวนอนเวลา (ปี) ถูกเลื่อนออกไปบนแกนแนวตั้งด้านซ้าย - สัดส่วนของ fildards ใหม่ (ในรายละเอียดเพิ่มเติมบนแท็บ) ( เส้นทึบ) และบนแกนแนวตั้งที่เหมาะสม - จำนวนโครงสร้างทั้งหมด ( จุดไข่ปลา) จำแนกในฐานข้อมูลห้องคอ โปรดทราบว่าฐานข้อมูลนี้มีส่วนร่วมในการจำแนกประเภทโครงสร้างของโปรตีนดังนั้นจึงเป็นพื้นฐานที่จะรู้ว่าเป็นเครื่องโปรตีนชนิดที่เป็นไปได้ เห็นได้ชัดว่าเมื่อเวลาผ่านไปโปรตีนมากขึ้นเรื่อย ๆ จำแนกได้ แต่จำนวนตัวแปรพับที่ลดลง
ควรเน้นว่าวิธีการที่ทันสมัยในการทำนายโครงสร้างโปรตีนต้องการกำลังคอมพิวเตอร์สูงและมักจะดำเนินการกับซูเปอร์คอมพิวเตอร์หรือใช้เครือข่ายการคำนวณแบบกระจายเช่นตัวอย่างเช่น [อีเมลได้รับการป้องกัน] และ [อีเมลได้รับการป้องกัน] . ทุกคนจะได้รับเชิญให้เข้าร่วมในโครงการเหล่านี้: คุณจะต้องเรียกใช้โปรแกรมในคอมพิวเตอร์ของคุณจนกว่าผู้ใช้จะต้องการ
โปรตีนที่ชอบเป็นประจำ
รู้จักกันบางรูปแบบของการพับโปรตีน ตอนนี้เชื่อกันว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นในขั้นตอน: ครั้งแรกที่โซ่เชิงเส้นที่มีศูนย์เอนโทรปียุบอย่างรวดเร็วด้วยการศึกษา สถิติคลัสเตอร์ - พับ Entropic . จากนั้นเกิดขึ้น การล่มสลายของ Hydrophobic: กรดอะมิโนที่ไม่ชอบช่า "ซ่อน" ลึกเข้าไปในโมเลกุลและ hydrophilic - "ชำระ" บนพื้นผิว (ดูด้านล่าง) ผลของขั้นตอนนี้คือการก่อตัว ลูกโลกหลอมเหลว. หลังจากนั้นการก่อตัวของการเชื่อมต่อที่เฉพาะเจาะจง (ดูด้านล่าง) และโปรตีนจะเข้าสู่สถานะของจริง ยิวในขณะเดียวกันพลังงานฟรีลดลงอย่างรวดเร็ว
ขั้นตอนสุดท้ายไม่เกิดขึ้นระหว่างการพับของโปรตีนที่ไม่มีโครงสร้าง - IDPS.
ควรสังเกตว่าสำหรับแต่ละลำดับกรดอะมิโนมันเป็นทฤษฎีที่จะถือว่าหลายเส้นทางที่สามารถทำได้เพื่อให้เกิดโครงสร้างพื้นเมือง อย่างไรก็ตามเป็นที่ทราบกันดีว่าโปรตีนไม่ผ่านตัวเลือกที่เป็นไปได้ทั้งหมด แต่จะย้ายหนึ่งในเส้นทางที่เป็นไปได้ที่กำหนดไว้สำหรับแต่ละลำดับ หากโปรตีนได้ลองใช้ตัวเลือกที่เป็นไปได้ทั้งหมดในขณะที่เส้นทางจากลำดับง่าย ๆ ไปยังสถานะพื้นเมืองจะเกินระยะเวลาการดำรงอยู่ของจักรวาล (Reldintal Paradox)! แน่นอนว่าสิ่งนี้ไม่เกิดขึ้น: การสละเวลาของโปรตีนของโครงสร้างพื้นเมืองเป็นเศษส่วนของวินาที ดูเหมือนว่าการชุมนุมของลูกบาศก์ของรูบิค: จากสถานะของลูกบาศก์ไม่เพียงพอต่อสถานะของการชุมนุมคุณสามารถมาพร้อมกับหลายวิธี แต่คนที่ทำให้มันเร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นนั่นคือเลือกเส้นทางที่แน่นอน พ่ายแพ้ที่การแข่งขันความเร็วความเร็วในการแข่งขัน จริง ๆ แล้วค้นหาวิธีการดังกล่าว - และมีภารกิจหลักของวิธีการสร้างแบบจำลอง ab initio (ดูด้านบน). คำตอบของคำถามพื้นฐานของการพับจะไม่ใช่เรื่องง่ายในความสามารถในการจำลองโครงสร้างที่ผิดปกติ แต่ก่อนอื่นให้รู้จักและยืนยันวิธีการบรรลุโปรตีนของรัฐพื้นเมือง
ควรเน้นค่าของการพับฝ้าย (รูปที่ 1) ซึ่งกล่าวถึงข้างต้นในการก่อตัวของโครงสร้างของโปรตีน โปรดทราบว่าการปรากฏตัวของไรโบโซมที่โปรตีนถูกสังเคราะห์กำหนดการปรับอย่างจริงจังต่อกระบวนการพับโซ่ มันควรจะเป็นพาหะในใจเสมอเมื่อสร้างแบบจำลองโปรตีนจากธรรมชาติ ในร่างกาย. ช่องทางซึ่งกลายเป็นห่วงโซ่ที่กำลังเติบโต จำกัด ความแปรปรวนที่สอดคล้องกันและดังนั้นจึงอยู่ไกลจากโครงสร้างทุกประเภทสามารถเกิดขึ้นได้ในนั้น นอกจากนี้ห่วงโซ่การเจริญเติบโตยังคงผลักดันไปข้างหน้าอย่างต่อเนื่อง (กรดอะมิโนที่ตกค้างอย่างต่อเนื่องกับการกระทำการโยกย้ายการโยกย้ายเช่นการก่อตัวของพันธะเปปไทด์ใหม่และโปรโมชั่นของไรโบซิโดที่ตามมา) ดังนั้นมันจะเป็นตรรกะที่จะสมมติว่าโครงสร้างของ ห่วงโซ่ในช่องทาง Riroosomous มีคุณสมบัติดังกล่าวเป็นความแข็งและเวกเตอร์ซึ่งสอดคล้องกับคุณสมบัติของα-helix นอกจากนี้การวางแนวของกรดอะมิโนที่ตกค้างในสองศูนย์ภายใน ribosomes มักจะเป็นชนิดเดียวกันเสมอ (เทียบเท่า) ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับลักษณะของสิ่งตกค้างเหล่านี้ซึ่งดูเหมือนว่าจะมีส่วนร่วมในการก่อตัวของα-helix อันที่จริงα-helix เป็นองค์ประกอบทั่วไปของโครงสร้างรองของโปรตีน พวกเขาถูกเปิดโดย linus pauling ( liunus pauling) และ Robert Corey ( Robert Corey) ใครร่วมกับวอลเตอร์ Koltun ( วอลเตอร์ Koltun) เสนอโมเลกุลรูปแบบใหม่
ในเวลาเดียวกันเมื่อ N-end (ที่มีกลุ่มอะมิโน) ของห่วงโซ่โปรตีนที่กำลังเติบโตออกมาจากอุโมงค์และแช่ในสารละลายเงื่อนไขทางเคมีทางฟิสิกส์ของสื่อนี้เริ่มทำงานและโปรตีนเริ่มเชื่อฟัง กฎของพวกเขา
นักชีววิทยาโมเลกุลที่มีชื่อเสียงนักวิชาการ Alexander Spirin ในเรื่องนี้ทำเครื่องหมายสามความแตกต่างระหว่างการพับ ในหลอดทดลอง และ ในร่างกาย:
- ครั้งแรกที่โครงสร้างการเริ่มต้นแตกต่างกัน: ถ้าในสภาพการทดลองเรโนลต์เริ่มต้นด้วยสถานะของห่วงโซ่ที่ปรับใช้ในโซลูชันจากนั้นในกรณีของการปรับแต่ง Ribosome มันเริ่มต้นด้วยความสอดคล้องบางอย่างที่จัดทำโดยช่องทาง Ribosomal
- ประการที่สองด้วยการพับฝ้ายพับจะเริ่มต้นด้วย N-end นั่นคือกระบวนการของทิศทางการพับถูกนำไปใช้และในกรณีของการพับโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของไรโบโซมการค้นหาความสอดคล้องจะดำเนินการที่ เมื่อโมเลกุลทั้งหมด
- ความแตกต่างที่สามอยู่ในความจริงที่ว่าในกรณีของการพับฝ้าย, C-end ของโปรตีนโซ่ได้รับการแก้ไขด้วย ribosome, สัมพันธ์กับอนุภาคขนาดใหญ่ซึ่งนำไปสู่การรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างกลาง (ดูด้านบน) และใน กรณีของการรีฟิล ในหลอดทดลอง การรักษาเสถียรภาพนี้ไม่ได้เกิดขึ้น
ข้อพิจารณาเหล่านี้พิสูจน์อีกครั้งว่าปัญหาทางชีวภาพไม่สามารถแก้ไขได้ "แห้ง" ผ่านการใช้วิธีการทางชีวภาพ แม้แต่มากที่สุดก็ดูเหมือนว่ารุ่นคอมพิวเตอร์ที่ผ่านการตรวจสอบอาจไม่ถูกต้องหากสร้างขึ้นโดยไม่คำนึงถึงปัจจัยที่ดำเนินงานอย่างแข็งขันในธรรมชาติ
เพื่อแก้ปัญหาการพับศักยภาพเชิงประจักษ์ที่เรียกว่าได้รับการพัฒนา: เหตุผลที่จับคู่ของสารตกค้าง, พันธะไฮโดรเจน, มุมบิด, ศูนย์กลางของโซ่ด้านข้างและอื่น ๆ อีกมากมาย ตัวอย่างเช่นศักยภาพของการเชื่อมต่อช่วยให้คุณสามารถคาดการณ์ได้ภายในหรือภายนอกโปรตีนจะเป็นกรดอะมิโนที่ตกค้าง (ตามลำดับลูกประคองหรือสัมผัส) ขึ้นอยู่กับความไม่ชอบช้าง เป็นที่ทราบกันดีว่าคนเดียวกรดอะมิโน "ความรัก" น้ำ ( ที่ดื่มด่ำ) พวกเขามักจะอยู่บนพื้นผิวของโมเลกุลโปรตีนในขณะที่คนอื่น ๆ คือ "ไม่ชอบ" ( เกี่ยวกับความไม่ชอบน้ำ) และ "ซ่อน" ในพื้นที่ที่ไม่สามารถเข้าถึงได้มากขึ้นสำหรับตัวทำละลายของโมเลกุลทิ้งสิ่งตกค้างอื่น ๆ (รูปที่ 5) เอฟเฟกต์ที่ไม่ชอบน้ำมีความสำคัญอย่างยิ่งในการพับโปรตีน
รูปที่ 5 ความชอบธรรมของกรดอะมิโนส่งผลกระทบต่อการกระจายเชิงพื้นที่ของพวกเขา (ในตัวอย่างของหนึ่งใน dehydrogenases ของมนุษย์) กรดอะมิโนที่ไฮโด้อ blossom สีน้ำเงิน, hydrophobic - แดง. มันสามารถเห็นได้ว่าสารตกค้างที่ไฮโดรฟิลิคมีแนวโน้มที่จะอยู่บนตัวทำละลายเปิดสำหรับตัวทำละลายในขณะที่ไม่ชอบน้ำในพื้นที่ปิดของโมเลกุล
ฐานข้อมูล PDB (PDB ID 5ICs)
ด้านที่สำคัญของการก่อตัวของโครงสร้างโปรตีนในทุกขั้นตอนคือการสร้างลิงก์ระหว่างอนุมูล (โซ่ด้านข้าง) ของกรดอะมิโนตกค้าง พวกเขาแตกต่างกัน: hydrophobic, ไฟฟ้าสถิตและอื่น ๆ ศูนย์รวมที่น่าสนใจคือการก่อตัวของการซัลไฟด์พันธะ ("สะพาน") เนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์ของโซ่ด้าน Cysteine \u200b\u200bของโซ่ซัลเฟอร์ ตัวอย่างเช่นใน ribonuclease ที่มีชื่อเสียงสำหรับการศึกษาโครงสร้างที่ได้รับรางวัลโนเบลสี่ลิงก์ดังกล่าว อย่างไรก็ตามทุกอย่างไม่ง่ายเลยที่นี่ หากโซ่โปรตีนมีอะตอมกำมะถันสองตัวที่เป็นของ cysteine \u200b\u200bมันเป็นเรื่องง่ายที่จะบอกว่าสะพานซัลไฟด์ที่อาจเกิดขึ้น แต่ถ้าอะตอมกำมะถันเช่นสิบและดังนั้นลิงก์ SS ห้าจะถูกสร้างขึ้นจากนั้นเราไม่สามารถพูดได้อย่างแน่นอนว่าอะตอมซัลเฟอร์จะมีปฏิสัมพันธ์กับคู่กัน (และโปรตีนอาจ) ตามการคำนวณของ Thomas Creiton ( โทมัสครีไลท์) หากอยู่ในโปรตีน 5 ซัลไฟด์บอนด์จำนวนชุดค่าผสมที่เป็นไปได้มีอยู่แล้ว 945 หากพันธบัตรดังกล่าว 10 จำนวนตัวเลือกคือ 654,729,075 และมี 25 ซัลไฟด์บอนด์จำนวนนี้เกิน 5 Quadrillion Quadrillion (มากกว่า 5.8 × 10 30) และมีการใช้ตัวเลือกเพียงตัวเดียวในโปรตีนและยิ่งกว่านั้นก็เหมือนกันเสมอ! ควรสังเกตว่ามันเป็นเรื่องจริงสำหรับองค์กรของโปรตีน ในหลอดทดลอง ("ในหลอดทดลอง", "ในแก้ว" นั่นคือในเงื่อนไขของการทดลองและไม่อยู่ในสิ่งมีชีวิต) ในสภาพที่เหมาะสมและ ในร่างกาย (ในสิ่งมีชีวิต) การจัดตั้งตนเองของการซัลไฟด์บอนด์ไม่ได้เกิดขึ้น การศึกษาของพวกเขาเร่งปฏิกิริยาเอนไซม์พิเศษ - proteindisulfidisomeraza , หรือ PDIซึ่งยังสามารถ "ถูกต้อง" ข้อผิดพลาดในกรณีที่การก่อตัวที่ไม่เหมาะสมของการสื่อสาร SS จึงเป็นการปรับกระบวนการของการพับ
สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่ากระบวนการในการสร้างโครงสร้างขั้นสุดท้ายของโปรตีนไม่เพียง แต่ในห่วงโซ่พับที่เรียบง่ายเท่านั้น ในเซลล์โปรตีนจะอยู่ภายใต้การสกัดจาก Acetylation, Glycosylation และการดัดแปลงอื่น ๆ อีกมากมาย ดังนั้นตัวอย่างเช่นจำนวนกรดอะมิโนที่แตกต่างกันในโปรตีนเกินกว่า 20 คนที่รู้จัก ("Magical Twenty" ตามการแสดงออกที่ชัดเจนของผู้ได้รับรางวัลโนเบลของฟรานซิสครีก) นอกจากนี้สำหรับการก่อตัวของโปรตีนที่ซับซ้อน (oligomeric) การก่อตัวของพันธะเฉพาะระหว่างโปรคูเรตแต่ละตัว (ตัวอย่างเช่นในโมเลกุลฮีโมโกลบิน, สี่ตัวป้องกันที่เป็นโซ่สังเคราะห์แยกต่างหาก) สำหรับโปรตีนหลายชนิดโดยเฉพาะเอนไซม์สิ่งที่แนบมาของกลุ่มเทียมเป็นสิ่งสำคัญนั่นคือองค์ประกอบที่ไม่แปลกประหลาด การแปลงอื่น ๆ อาจเกิดขึ้น
รูปแบบการพับโปรตีนพับอื่น ๆ อีกมากมาย ม่านถูกยกขึ้นเรื่อย ๆ อย่างไรก็ตามภาพยังอยู่ไกลจากองค์รวม ความสำเร็จของการทำนายโครงสร้างเป็นเพียงตอนเดียว ในเรื่องนี้ชุมชนวิทยาศาสตร์ทำให้ขั้นตอนที่อยากรู้อยากเห็นต่อไปนี้: มันดึงดูดประชาชนที่กว้างขวางในการแก้ปัญหาสร้างเกม พับ . ทุกคนสามารถมีส่วนร่วมในการแข่งขันระดับโลก สาระสำคัญของเกมคือการลดห่วงโซ่โปรตีนให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ที่จะนำโมเลกุลโปรตีนไปสู่สถานะดังกล่าวซึ่งพื้นที่ว่างภายในเครื่องร่อนเพียงเล็กน้อยเท่าที่เป็นไปได้ - มันแม่นยำในรูปแบบนี้ที่โปรตีนนี้ นำเสนอในธรรมชาติ (รูปที่ 6) จากมุมมองของอุณหพลศาสตร์รัฐนี้สอดคล้องกับพลังงานขั้นต่ำฟรี โมเลกุลขนาดกะทัดรัดมากขึ้นได้รับมากกว่าฟันผุที่น้อยลงและพื้นที่ที่ไม่ชอบน้ำที่ไม่ชอบเปิดพื้นที่ที่มีน้ำที่เปิดกว้างมากขึ้น, พันธบัตรไฮโดรเจนในโครงสร้างของแผ่นβ, "การชน" ของอะตอมน้อยยิ่งจำนวนคะแนนที่ผู้เล่นจะยิ่งใหญ่ขึ้น . ดังนั้นจำนวนคะแนนที่ใหญ่ที่สุดจะได้รับแบบจำลองด้วยพลังงานฟรีที่เล็กที่สุด ผู้เล่นส่วนใหญ่ พับ พวกเขามีการฝึกอบรมทางชีวเคมีขนาดเล็กเท่านั้นที่ไม่มีเลย เกมดังกล่าวขึ้นอยู่กับอัลกอริทึม Rosetta และไม่ใช่โครงสร้างการสร้างแบบจำลอง เดอโนโวซึ่งตามที่ผู้เขียนสังเกตเห็นอย่างถูกต้องยังคงเป็นปัญหาที่ยากมาก
รูปที่ 6. การเปรียบเทียบรูปแบบต่าง ๆ ของการแสดงแบบจำลองของโครงสร้างโปรตีน (ตัวอย่างของการถ่ายโอนของมนุษย์) แต่ - แบบฟอร์มแสดงให้เห็นถึงประเภทของโครงสร้างรอง b. - แบบฟอร์มแสดงตำแหน่งที่แท้จริงของอะตอมของโมเลกุลโปรตีนในอวกาศ ( เติมอวกาศ. เห็นได้ชัดว่าโมเลกุลโปรตีนมีการอัดแน่นมากมีพื้นที่ว่างเล็ก ๆ น้อย ๆ ระหว่างอะตอม
ฐานข้อมูล PDB (PDB ID 5CU6)
กลุ่มผู้เล่น พับ มีส่วนร่วมใน CASP เกมดังกล่าวได้แสดงประสิทธิภาพในการทำนายโครงสร้างและประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการอื่น ๆ และยังแก้ไขปัญหาทางวิทยาศาสตร์อย่างรุนแรงของโครงสร้างของการโปรยปรายไวรัสของลิงภูมิคุ้มกันบกพร่องซึ่งวิทยาศาสตร์ไม่สามารถแก้ปัญหาได้นานกว่าทศวรรษ
การพูดเกี่ยวกับการใช้วิธีการต่าง ๆ และหมายถึงการแก้ปัญหาภายใต้การอภิปรายควรจำไว้เสมอว่าลำดับที่ไม่สามารถนำไปใช้อย่างเคร่งครัดได้อย่างเคร่งครัดในบางวิธี อาจเป็นไปได้ว่าเรากำลังดูผลลัพธ์ที่วิวัฒนาการมาถึงวันที่เราเห็นเฉพาะลำดับเหล่านั้นที่สามารถพับเก็บได้เนื่องจากพวกเขาทำหน้าที่ได้ดีและได้รับการสนับสนุนจากการเลือก
"Governess" สำหรับโปรตีน - Chaterons
การพูดเกี่ยวกับการพับเรามุ่งเน้นไปที่ความเป็นอิสระสัมพัทธ์ของกระบวนการนี้: โมเลกุลโปรตีนใช้โครงสร้างที่แน่นอนบนพื้นฐานของโครงสร้างหลักและมันเกิดขึ้นในเงื่อนไขที่เฉพาะเจาะจง (ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญ) เงื่อนไขทางเคมีกายภาพ (ความเป็นกรด, อุณหภูมิ, ธรรมชาติตัวทำละลาย, ฯลฯ .) อย่างไรก็ตามไม่ควรมีความประทับใจที่การพับนั้นเป็นอิสระอย่างแน่นอนโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโปรตีนขนาดใหญ่ เราเพิ่งพูดถึงเอนไซม์ PDI ที่ช่วยให้กระรอกหมุนได้อย่างถูกต้อง นอกจากเอนไซม์นี้ยังมีคนอื่น ๆ (ตัวอย่างเช่น PPI - Peptidyl SHED-CIS / Trans Isomerase . แต่เอนไซม์ไม่ใช่กลุ่มของโปรตีนเพียงกลุ่มเดียวที่ช่วยในการเปลี่ยนเป็นโปรตีนอื่นได้อย่างถูกต้อง มีโปรตีนพิเศษอีกกลุ่มหนึ่งที่มีบทบาทสำคัญในการพับ พวกเขาเรียกว่า Chapers
ผู้ชำนาญ - โปรตีนที่ซับซ้อนที่มีอนุรักษ์นิยม (นั่นคือกลไกการกระทำเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่เปลี่ยนแปลงไปได้ที่พบได้ในอาณาจักรสัตว์ป่าทุกแห่ง นี่เป็นที่เข้าใจ: บทบาทของพวกเขาในชีวิตของเซลล์นั้นใหญ่มาก ดังที่กล่าวไว้ข้างต้นห่วงโซ่โปรตีนสุกออกมาจากไรโบโซม เธอยังคงยังไม่บรรลุนิติภาวะและอยู่ในสถานะ "ละลาย" ที่เรียกว่า "ละลาย" โมเลกุลที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะดังกล่าวอยู่ภายใต้อิทธิพลของสิ่งแวดล้อมของสิ่งแวดล้อม: พวกเขาสามารถโต้ตอบกับโปรตีนเซลล์อื่น ๆ สร้างมวลรวมซึ่งสามารถนำไปสู่โรคเช่นโรคอัลไซเมอร์หรือพาร์กินสัน แต่ยังมีหลักสูตร "ถูกต้อง" ซึ่งอาจถูกกำกับการพัฒนาโปรตีนเป็นเส้นทางที่จะนำไปสู่การหลอมละลายในสภาวะพื้นเมือง ที่นี่และช่วยเหลือผู้ชำนาญการ "Podkarayuyu" และโซ่โปรตีนที่น่าตื่นเต้นที่ทางออกของอุโมงค์ Ribosomal และนำทางโปรตีนที่ไม่สุกที่อยู่บนทางแยกที่เป็นว่องไวในเส้นทางที่ถูกต้อง Chaperons ถูกเรียกว่าไม่มีอุบัติเหตุ: ก่อนที่อังกฤษผู้หญิงที่มีประสบการณ์สูงอายุเรียกว่าซึ่งมาพร้อมกับเด็กสาวที่ตีพิมพ์ครั้งแรกภายใต้ความเป็นผู้นำของเธอและดูแลเธอจากการติดต่อที่ไม่เคยคิด (คำว่า "shaperone" และตอนนี้ใช้ในค่าอย่างใกล้ชิด) Chaperons ไม่เฉพาะเจาะจงกับลำดับกรดอะมิโนที่แตกต่างกันของโซ่ที่เพิ่งผ่าตัด แต่พวกเขาอาจแยกแยะโปรตีนที่เป็นผู้ใหญ่จากที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะและการกระทำในภายหลัง
กลุ่มที่สำคัญที่สุดของ Chaperons - shaperonins. โครงสร้างของพวกเขาน่าสนใจ: พวกเขาเป็นถังที่ทำขึ้นจากสองวง โปรตีนพับตกอยู่ใน Shaperonin และ "ทางเข้า" ถูกปิดโดย "หมวก" พิเศษหรือการปิดขอบของบล็อกที่วงแหวนประกอบด้วยเพื่อให้โมเลกุลโปรตีนไม่ได้ทิ้ง Chaperonin ไว้ล่วงหน้า ( รูปที่ 7) ในสถานะที่ได้รับการคุ้มครองดังกล่าวโปรตีนสามารถทำโครงสร้างพื้นเมืองได้ จนถึงขณะนี้กระบวนการที่เกิดขึ้นภายในบาร์เรล Chaperonin มีขนาดเล็ก
รูปที่ 7 การแสดงแผนผังของ SHAPERONINS สองประเภท - I และ II แต่ - ประเภท I Chaperonins เป็นลักษณะของแบคทีเรีย (chaperone ร่อง มีโครงสร้างบาร์เรลประกอบด้วยสองวงในแต่ละ - 7 "บล็อก"; ภายใน Chaperonin - ห้องที่การแปลงของลูกโลกหลอมเหลวเข้าสู่พื้นเมือง; Barrel ปิด "ฝา" - ร่อง.); b. - ลักษณะประเภท II Chaperonins ของ Archaees และ Eukaryotes (ที่นี่แต่ละวงทั้งสองประกอบด้วย 8 "บล็อก" การปิดห้องไม่เกิดขึ้นเนื่องจากการเชื่อมต่อของ "ปก" แต่ตามกลไกของเลนส์ของกล้อง .
ต้องบอกว่าผู้ร่วมงานไม่เพียง แต่มีส่วนร่วมในการพับของโซ่สุก แต่ยังช่วย "หัก" โครงสร้างโปรตีนที่เกิดขึ้นในเซลล์อันเป็นผลมาจากผลกระทบบางอย่างอีกครั้งใช้โครงสร้างที่ถูกต้องอีกครั้ง เหตุผลทั่วไปที่มากที่สุดสำหรับ "พังทลาย" ดังกล่าว - ช็อตความร้อนนั่นคือการเพิ่มอุณหภูมิ ในเรื่องนี้ Chapels อื่น ๆ มักใช้ - โปรตีนช็อตความร้อน ( โปรตีนความร้อนช็อก HSP) หรือโปรตีนความเครียด Shaperons ทำหน้าที่สำคัญอื่น ๆ ในเซลล์ตัวอย่างเช่นการขนส่งโปรตีนผ่านเมมเบรนและการประกอบโปรตีน Oligomeric
บทสรุป
ดังนั้นเงื่อนไขต่อไปนี้จำเป็นอย่างเคร่งครัดสำหรับการพับโปรตีน: โครงสร้างหลักเงื่อนไขทางเคมีกายภาพเฉพาะรวมถึงสองกลุ่มของโปรตีนเสริม - เอนไซม์ที่เฉพาะเจาะจงและ SHAPERSONS ที่สามารถเลือกได้
Summarizing สมมติว่าโปรตีน Filding เป็นหนึ่งในปัญหากลางของชีวฟิสิกส์ที่ทันสมัย และถึงแม้ว่าจะมีข้อมูลคลังแสงขนาดใหญ่ในปรากฏการณ์นี้ แต่ก็ยังไม่หยุดชะงักซึ่งในที่สุดก็แสดงออกมาในท้ายที่สุดในที่สุดในที่สุดในที่สุดในการทำนายโครงสร้างสามมิติตามลำดับกรดอะมิโน (สิ่งนี้ยังใช้กับขนาดใหญ่รวมถึง Oligomeric โปรตีน) ความสำเร็จในพื้นที่นี้และการสร้างแบบจำลองโดยเฉพาะอย่างยิ่ง เดอโนโว (2005) วิทยาศาสตร์. 309
, 78–102;
การพับเป็นกระบวนการของการวางโซ่โพลีเปปไทด์ที่ยืดออกเป็นโครงสร้างเชิงพื้นที่สามมิติที่ถูกต้อง เพื่อให้แน่ใจว่าการพับกลุ่มของโปรตีนเสริมที่เรียกว่า Shaperons (Chaperon, Franz ถูกนำมาใช้ - ดาวเทียม, Nannik) พวกเขาป้องกันการมีปฏิสัมพันธ์ของโปรตีนที่นั่งใหม่ซึ่งกันและกันแยกส่วนที่ไม่ชอบน้ำของโปรตีนจากไซโตพลาสซึมและ "ลบ" ในโมเลกุลโดเมนโปรตีนจะอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสม Chaperons เป็นตัวแทนของครอบครัวที่ประกอบด้วยโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันและฟังก์ชั่นโปรตีนที่แตกต่างกันในลักษณะของการแสดงออกและการปรากฏตัวในช่องเซลล์ที่แตกต่างกัน
โดยทั่วไปผู้ร่วมงานมีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนจากระดับประถมศึกษาถึงระดับอุดมศึกษาและ quaternary แต่พวกเขาไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างโปรตีนสุดท้าย
โปรตีน Novosynthesed หลังจากเข้าถึงด้วย Ribosomes สำหรับการทำงานที่เหมาะสมควรวางลงในโครงสร้างสามมิติที่มั่นคงและยังคงอยู่ตลอดอายุการใช้งานทั้งหมดของเซลล์ การรักษาการควบคุมคุณภาพของโครงสร้างของโปรตีนและดำเนินการโดยการคัดเลือกยาแชปเปอร์ตัวเร่งปฏิกิริยาการวางโพลีเปปไทด์ การชุมนุมของ polyproteins และการวางตัวของคอมเพล็กซ์หลายเซลล์ก็ดำเนินการโดย Chapers Shaperons ผูกกับพื้นที่ที่ไม่ชอบน้ำของโปรตีนที่วางไว้อย่างไม่ถูกต้องช่วยให้พวกเขาขดและบรรลุโครงสร้างพื้นเมืองที่มั่นคงและดังนั้นป้องกันการรวมของพวกเขาในการรวมที่ไม่ละลายน้ำและไม่สามารถใช้งานได้ ในระหว่างการทำงานของมันโปรตีนอาจถูกความเครียดและการเสียชีวิตต่าง ๆ โปรตีนที่เสียไปบางส่วนดังกล่าวอาจเป็นครั้งแรกเป้าหมายของการป้องกันที่สองรวมและประการที่สามเพื่อให้พอดีกับโครงสร้างพื้นเมืองด้วยความช่วยเหลือของการแชปเปอร์ ความสมดุลและประสิทธิผลที่กระบวนการทั้งสามนี้เกิดขึ้นจากอัตราส่วนของส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเหล่านี้
การขนส่งโปรตีนจำนวนมากจากช่องหนึ่งไปอีกช่องหนึ่ง
การมีส่วนร่วมในเส้นทางส่งสัญญาณ ตัวอย่างเช่นการปรากฏตัวของ HSP70 เป็นสิ่งจำเป็นในการเปิดใช้งานฟอสเฟตซึ่งโดย dephosphorylation ยับยั้ง jnk proteincinase ส่วนประกอบของสัญญาณ apoptosis ที่เกิดจากความเครียด, I.e. HSP70 เป็นส่วนหนึ่งของเส้นทางการส่งสัญญาณ Antipoptotic
กฎระเบียบของฟังก์ชั่นของโมเลกุลต่างๆ ตัวอย่างเช่นตัวรับเตียรอยด์ที่ตั้งอยู่ในไซโตพลาสซึมเกี่ยวข้องกับ HSP90; Ligand ที่ตกลงไปในไซโตพลาสซึมเข้าร่วมกับตัวรับและแทนที่ Chaperone จากคอมเพล็กซ์ หลังจากนั้นลิแกนด์ตัวรับคอมเพล็กซ์ได้รับความสามารถในการผูกมัดกับ DNA ซึ่งโอนย้ายไปยังเคอร์เนลและดำเนินการฟังก์ชั่นการถอดความ
ในการหยุดชะงักของฟังก์ชั่นของ chaperons และการไม่มีการพับในเซลล์ตะกอนโปรตีนจะถูกสร้างขึ้น - amyloidosis พัฒนา Amyloid เป็น glycoprotein องค์ประกอบหลักที่เป็นโปรตีน Fibrillar พวกเขาสร้าง fibrils ที่มีโครงสร้าง smulosicroscopic ลักษณะ โปรตีน fibrillar amyloid เป็นที่แตกต่างกัน มีอะไมลอยซิสมีประมาณ 15 ตัว
ปรมาจารย์
ดูเหมือนว่าการพับด้วยการมีส่วนร่วมของ Foldas และ Chaperon นำไปสู่การที่ถูกต้อง โครงสร้างที่ดีที่สุดในพลังงานและความสัมพันธ์ที่ใช้งานได้มากที่สุด อย่างไรก็ตามมันไม่ได้ มีกลุ่มโรคทางระบบประสาทที่รุนแรงเนื่องจากการพับที่ไม่เหมาะสมของหนึ่งค่อนข้างมีโปรตีนบางอย่าง
เป็นที่ทราบกันดีว่า PRP สามารถมีอยู่ในสองโครงสร้าง - "สุขภาพ" - PRPC ซึ่งมีอยู่ในเซลล์ปกติ (C - จากภาษาอังกฤษเซลลูล่าร์ - "เซลลูล่าร์") ซึ่งเป็นเกลียวอัลฟ่าเหนือกว่าและ "พยาธิวิทยา" - prpsc , จริง ๆ แล้ว prion (sc-from scrapie) ซึ่งมีการปรากฏตัวของ Beta-Healthness จำนวนมากมีลักษณะ
โปรตีนขาเข้าที่มีโครงสร้างสามมิติที่ผิดปกติมีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโดยตรงของโปรตีนเซลล์ปกติที่คล้ายคลึงกันในตัวเองที่คล้ายกัน (ขาเข้า) เข้าร่วมโปรตีนเป้าหมายและเปลี่ยนโครงสร้างมัน ตามกฎแล้วสถานะของโปรตีนของโปรตีนนั้นมีลักษณะการเปลี่ยนแปลงของα-helix ของโปรตีนในβ-layers
หากคุณเข้าสู่เซลล์ที่มีสุขภาพดี PRPSC เร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ PRPC ไปยังโครงสร้างการเรียนรู้ การสะสมของโปรตีนในปรีชามีการรวมตัวกันการก่อตัวของ Fibrils ที่สั่งสูง (amyloids) ซึ่งในที่สุดนำไปสู่การตายของเซลล์ PRION ที่วางจำหน่ายดูเหมือนจะสามารถเจาะเข้าไปในเซลล์ที่อยู่ใกล้เคียงได้ทำให้พวกเขาเสียชีวิต
ฟังก์ชั่นโปรตีน PRPC ในเซลล์ที่มีสุขภาพดี - รักษาคุณภาพของเปลือก Myelin ซึ่งในกรณีที่ไม่มีโปรตีนนี้ค่อยๆบางเฉียบ ในบรรทัดฐานโปรตีน PRPC เกี่ยวข้องกับเซลล์เมมเบรน Glycosylated โดยสารตกค้างของ Sialic Acid มันสามารถดำเนินการเปลี่ยนวงจรภายในเซลล์และกลับไปที่พื้นผิวในระหว่าง endo และ exocytosis
จนจบกลไกของการเกิดขึ้นเองของการติดเชื้อ prion ไม่ชัดเจน ถือว่าได้รับการพิจารณา (แต่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์แล้วอย่างสมบูรณ์) ว่าปาร์ตี้เกิดขึ้นจากข้อผิดพลาดในการสังเคราะห์ของโปรตีน การกลายพันธุ์ของยีนที่เข้ารหัสการมาถึง (PRP) ข้อผิดพลาดในการออกอากาศกระบวนการโปรตีนถือเป็นผู้สมัครหลักสำหรับกลไกของการเกิดขึ้นของ prions
ดังนั้นเจ้าชูจึงเป็นชนชั้นพิเศษของตัวแทนติดเชื้อโปรตีนบริสุทธิ์กรดที่ไม่ใช่นิวเคลียสที่ทำให้เกิดโรคที่รุนแรงของระบบประสาทส่วนกลางในมนุษย์และสัตว์ที่สูงกว่าจำนวนมาก (T. N. "การติดเชื้อช้า")
มีข้อมูลที่ให้เหตุผลที่จะเชื่อว่าโหม่งไม่เพียง แต่ตัวแทนติดเชื้อ แต่ยังมีฟังก์ชั่นในกระบวนการชีวภาพปกติ ตัวอย่างเช่นมีสมมติฐานที่ผ่านป้อมปราการดำเนินการโดยกลไกของริ้วรอยที่กำหนดทางพันธุกรรม
Prions - ตัวแทนผู้ติดเชื้อที่รู้จักกันเพียงคนเดียวที่มีการสืบพันธุ์เกิดขึ้นโดยไม่มีการมีส่วนร่วมของกรดนิวคลีอิก
ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 แพทย์ต้องเผชิญกับโรคของมนุษย์ที่ผิดปกติ - ค่อยๆทำลายความก้าวหน้าของสมองซึ่งเป็นผลมาจากการตายของเซลล์ประสาท โรคนี้ได้รับชื่อของโรคไข้สมองอักเสบฟองน้ำ อาการที่คล้ายกันเป็นที่รู้จักกันมานาน แต่พวกเขาไม่ได้สังเกตในบุคคล แต่ในสัตว์ (แกะขูด) และเป็นเวลานานพวกเขาไม่พบการเชื่อมต่อที่สมเหตุสมผลที่เพียงพอระหว่างพวกเขา
ความสนใจใหม่ในการศึกษาพวกเขาเกิดขึ้นในปี 1996 เมื่อรูปแบบใหม่ของโรคปรากฏในสหราชอาณาจักรแสดงให้เห็นว่าเป็น "โรค Creitzfeldt-Jacob รุ่นใหม่
เหตุการณ์สำคัญคือการแพร่กระจายของ "โรคพิษสุนัขบ้าวัว" ในสหราชอาณาจักรการแพร่ระบาดของการแพร่ระบาดของที่เป็นครั้งแรกในปี 1992-1993 และในปี 2544 ครอบคลุมหลายรัฐในยุโรป แต่อย่างไรก็ตามการส่งออกเนื้อสัตว์ไปยังหลายประเทศไม่ได้หยุด โรคนี้เกี่ยวข้องกับการใช้แป้งกระดูก "ที่ชัดเจน" ในฟีดและพรีมิกซ์ที่ทำจากซากสัตว์ของสัตว์ที่ร่วงหล่นหรือป่วยอาจเป็นไปได้และไม่ได้มีสัญญาณที่ชัดเจนของโรค
วิธีการถ่ายโอนปัจจัยเชิงสาเหตุของโรคกลไกของการรุกของ prions เข้าไปในร่างกายและการเกิดโรคของโรคยังไม่เพียงพอ
Mammal Prions - Sovipitals ของ encephalopathy Spongean
การขูดแกะและแพะเลื่อน ovprpsc
Transmissive encephalomyopathy มิงค์ (สิบ) priion ten and mkprpsc
โรคที่สิ้นเปลืองเรื้อรัง (CWD) กวางและมูซ cwd prick mdeprpsc
วัว encephalopathy spongeous (HECC) Cow Prion Bovprpsc
Spongy encephalopathy แมว (Hek) แมว Prion Gek Feprpsc
Spongeous encephalopathy หน่วยที่แปลกใหม่ (EUE) Antelope และ Big Kund Eue prick nyaprpsc
Kuru People Prick Huprpsc
โรค Crazzfeld-Jacob (BKY) People Prick Bka Huprpsc
(ใหม่) ตัวแปรโรค Creutzfeldt-Jakob (VCJD, NVCJD) VCJD HUPRPSC
Herstrene-Strocera-Sheinkers Syndrome (GSS) คน GSS มาถึง HUPRPSC
การนอนไม่หลับของครอบครัวที่ร้ายแรง (FSB) People Prick FSB Huprps
บุคคลสามารถติดเชื้อปานัญชนะที่มีอยู่ในอาหารเนื่องจากพวกเขาไม่ได้ถูกทำลายโดยเอนไซม์ของระบบทางเดินอาหาร เนื่องจากพวกเขาไม่ได้ดูดซับด้วยผนังลำไส้พวกเขาสามารถเจาะเลือดผ่านเนื้อเยื่อที่เสียหายเท่านั้น ท้ายที่สุดพวกเขาตกอยู่ในระบบประสาทส่วนกลาง ดังนั้นการถ่ายโอน Creitzfeldt-Jacob รุ่นใหม่ (NVCJD) (NVCJD) จะถูกถ่ายโอนซึ่งผู้คนติดเชื้อหลังจากรับประทานเนื้อวัวที่มีผ้าประสาทจากหัววัว, โรคไข้สมองอักเสบที่น่าเบื่อหน่าย (BSE, โรคพิษสุนัขบ้าของวัว)
ในทางปฏิบัติความเป็นไปได้ของ prion ที่ทำให้ร่างกายมีหนูหยดอากาศได้รับการพิสูจน์แล้ว
prion สามารถเจาะร่างกายและหลอดเลือด กรณีของการติดเชื้อที่มีการจัดการกล้ามเนื้อของยาเสพติดที่ทำจากต่อมใต้สมองของมนุษย์ (ฮอร์โมนส่วนใหญ่ของการเจริญเติบโตสำหรับการรักษาคนแคระ) รวมถึงการติดเชื้อในสมองด้วยเครื่องมือสำหรับการดำเนินงานทางประสาทเนื่องจากปานกลางมีความทนทานต่อวิธีการฆ่าเชื้อทางความร้อนและเคมีในปัจจุบัน รูปร่างของโรค Creitzfeldt-Jacob นี้แสดงให้เห็นว่าไม่ใช่ไฮโดรเจน (1CJD)
ด้วยเงื่อนไขที่แน่นอนที่ไม่รู้จักการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเองของโปรตีน PRION สามารถเกิดขึ้นได้ในร่างกายมนุษย์ในปรียน ดังนั้นโรค cratetzfeldt-jacob ที่เรียกว่าเกิดขึ้นครั้งแรกที่อธิบายไว้ในปี 1920 อย่างอิสระจากกันและกันโดย Gansa Gerhard Kreitzfeldt และ Alponace Maria Jacob สันนิษฐานว่าการเกิดขึ้นเองของโรคนี้เกี่ยวข้องกับความจริงที่ว่าในร่างกายปกติในร่างกายมนุษย์มีอีกจำนวนน้อยของ prions ซึ่งถูกกำจัดอย่างมีประสิทธิภาพโดยอุปกรณ์มือถือของ Golgi การละเมิดความสามารถของเซลล์ "การทำความสะอาดตัวเอง" นี้สามารถนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของระดับของ prions เหนือขอบเขตที่อนุญาตของบรรทัดฐานและการกระจายที่ควบคุมไม่ได้ต่อไป เหตุผลในการเกิดโรค Sporadic Creitzfeldt-Jacob ตามทฤษฎีนี้เป็นการละเมิดฟังก์ชั่นของอุปกรณ์ของ Golgi ในเซลล์
กลุ่มร้อยป่นพิเศษคือโรคทางพันธุกรรม (พิการ แต่กำเนิด) ที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีนโปรตีนปรีชาซึ่งทำให้โปรตีนปรีชาที่เกิดขึ้นใหม่มีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเองในการกำหนดค่าเชิงพื้นที่และเปลี่ยนเป็น prions รูปแบบทางพันธุกรรมของโรคทางพันธุกรรมรวมถึงรูปแบบทางพันธุกรรมของ Craitzfeldt-Jacob (FCJD) ซึ่งสังเกตได้ในหลายประเทศในโลก ด้วยพยาธิสภาพของ Prion ความเข้มข้นสูงสุดของ prions พบได้ในเนื้อเยื่อประสาทของคนที่ติดเชื้อ โกลนพบในเนื้อเยื่อน้ำเหลือง การปรากฏตัวของ PRISION ในของเหลวชีวภาพรวมถึงน้ำลายยังไม่ได้รับการยืนยันอย่างมีเอกลักษณ์ หากความคิดเกี่ยวกับการเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องของปานกลางจำนวนน้อยนั้นเป็นจริงแล้วมันสามารถสันนิษฐานได้ว่าวิธีการวินิจฉัยที่มีความละเอียดอ่อนมากขึ้นจะเปิดจำนวนปานกลางนี้กระจัดกระจายไปทั่วเนื้อเยื่อต่าง ๆ อย่างไรก็ตามในกรณีนี้มันจะถูกกล่าวถึงเกี่ยวกับระดับ "สรีรวิทยา" ของ prion ซึ่งไม่ได้เป็นภัยคุกคามต่อมนุษย์
