تاخوردگی پروتئین
تاخوردگی پروتئین فرآیندی است که طی آن یک زنجیره پلیپپتیدی به ساختار سهبعدی عملکردی خود میرسد، که توسط ترمودینامیک کنترل میشود و در سلول توسط چاپرونهای مولکولی یاری میگردد.
Definition
تاخوردگی پروتئین فرآیند خودبهخودی یا یاریشدهای است که طی آن یک پلیپپتید بدون ساختار، شکل بومی و فعال بیولوژیکی خود را که عمدتاً توسط توالی اسید آمینه آن تحت شرایط فیزیولوژیکی تعیین میشود، به دست میآورد.
Scope
این موضوع شامل مبانی ترمودینامیکی تاخوردگی، محتوای اطلاعاتی توالی اسید آمینه، معمای کینتیکی چگونگی تاخوردگی سریع، تصویر چشمانداز انرژی (قیفی)، واسرشتگی و بازتاخوردگی، و ماشینآلات سلولی—چاپرونها—که به تاخوردگی کمک میکنند، میشود. این موضوع تاخوردگی را به عنوان یک مسئله فیزیکی-شیمیایی بررسی میکند.
Core questions
- آیا توالی اسید آمینه به تنهایی ساختار بومی را تعیین میکند؟
- چگونه یک پروتئین میتواند با وجود تعداد نجومی کنفورماسیونهای ممکن، به سرعت تا بخورد؟
- چه نیروهای ترمودینامیکی تاخوردگی را هدایت میکنند؟
- چه اتفاقی میافتد وقتی پروتئینها بدتا میخورند؟
Key theories
- فرضیه ترمودینامیکی آنفینسن
- آنفینسن نشان داد که یک پروتئین واسرشتهشده میتواند در شرایط آزمایشگاهی به حالت بومی خود بازتا بخورد، و نتیجه گرفت که ساختار بومی پایدارترین کنفورماسیون ترمودینامیکی است که به طور کامل توسط توالی اسید آمینه کدگذاری شده است.
- پارادوکس لوینتال و قیف تاخوردگی
- لوینتال اشاره کرد که نمونهبرداری تصادفی از تمام کنفورماسیونها بیشتر از عمر جهان طول میکشد، که به این معنی است که تاخوردگی از مسیرهای مشخصی پیروی میکند؛ راهحل مدرن یک چشمانداز انرژی قیفیشکل است که زنجیره را به سمت حالت بومی هدایت میکند.
Mechanisms
تاخوردگی عمدتاً توسط اثر آبگریز هدایت میشود، که زنجیرههای جانبی غیرقطبی را از آب دور نگه میدارد، و پیوندهای هیدروژنی، بستهبندی واندروالسی، و برهمکنشهای الکترواستاتیکی ویژگی را فراهم میکنند. به جای جستجوی تمام کنفورماسیونها، زنجیره در یک چشمانداز انرژی آزاد قیفیشکل به سمت حداقل بومی پایین میآید؛ در سلولها، چاپرونهایی مانند سیستمهای Hsp70 و چاپرونین از تجمع جلوگیری کرده و به تاخوردگی کمک میکنند بدون اینکه ساختار نهایی را مشخص کنند.
Clinical relevance
مسئله تاخوردگی و همتای آن، بدتاخوردگی، اساس شیمی پروتئین و پیشبینی ساختار محاسباتی هستند؛ بدتاخوردگی و تجمع نشان میدهند که چرا وفاداری تاخوردگی اهمیت دارد. این بررسی مکانیکی و غیرتجویزی است.
History
آزمایشهای بازتاخوردگی ریبونوکلئاز آنفینسن در اوایل دهه ۱۹۶۰ فرضیه ترمودینامیکی را تثبیت کرد؛ لوینتال پارادوکس کینتیکی را در سال ۱۹۶۹ بیان کرد؛ و دیدگاه چشمانداز انرژی در طول دهه ۱۹۹۰ توسعه یافت و تاخوردگی سریع را با فضای کنفورماسیونی وسیع آشتی داد.
Key figures
- Christian Anfinsen
- Cyrus Levinthal
- Ken Dill
- Peter Wolynes
Related topics
Seminal works
- anfinsen1973
- levinthal1969
- dill2012
Frequently asked questions
- واسرشتگی پروتئین چیست؟
- واسرشتگی از دست دادن ساختار تاخورده یک پروتئین است—ناشی از گرما، تغییر pH، یا عوامل شیمیایی—که معمولاً عملکرد را از بین میبرد؛ در برخی موارد با بازگرداندن شرایط بومی برگشتپذیر است.
- چاپرونها چه کاری انجام میدهند؟
- چاپرونهای مولکولی به زنجیرههای نیمهتاخورده متصل میشوند تا از بدتاخوردگی و تجمع جلوگیری کنند و محیطی محافظتشده برای تاخوردگی فراهم آورند، بدون اینکه ساختار بومی نهایی کدگذاری شده توسط توالی را دیکته کنند.