Breaking News

Breaking

Post Top Ad

Your Ad Spot

Sunday, March 6, 2022

يصمم الباحثون نظامًا مرنًا يتجنب الارتباط بالبروتينات النحاسية

العبث بالمعادن: الهروب من طغيان النحاس

هيكل البروتين المعدني المصمم مع مواقع ربط معدنية انتقائية. الائتمان: تشونغ جوي يو

قد يبدو الأمر غير منطقي بالنسبة للكثيرين ، لكن أيونات المعادن تلعب دورًا مهمًا في الحياة ، حيث تقوم ببعض أهم العمليات البيولوجية. فكر في الهيموغلوبين – وهو بروتين معدني مسؤول عن نقل الأكسجين إلى أعضاء الجسم عبر خلايا الدم الحمراء. البروتينات المعدنية هي بروتينات مرتبطة بأيون معدني واحد على الأقل. في حالة الهيموجلوبين ، يكون هذا المعدن هو الحديد.

لكي تعمل البروتينات المعدنية بشكل صحيح ، يجب إقرانها بالبروتينات المعدنية الصحيحة —يموجلوبين الهيموجلوبين يعمل فقط مع الحديد ومع ذلك ، فإن الارتباط بالبروتين المعدني يخضع عادة لنظام صارم ، يسمى سلسلة إيرفينج ويليامز ، والذي يفرض ذلك يجب أن يرتبط بالبروتينات على المعادن الأخرى.

بمعنى آخر ، إذا احتوت الخلية على كميات متساوية من أيونات معدنية مختلفة ، فإن معظم البروتينات الخلوية والمكونات الأخرى سترتبط بـ ، مما يؤدي إلى انسداد الآلات الخلوية في هذه العملية. هذا هو السبب في أن الكائنات الحية تنفق قدرًا كبيرًا من الطاقة في الحفاظ على ضوابط صارمة للغاية على كمية النحاس الحرة الموجودة في الخلايا.

أبلغ باحثون في قسم العلوم الفيزيائية بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو عن استراتيجية جديدة لتصميم البروتين لتجنب سلسلة إيرفينغ ويليامز. تم نشر النتائج في وقت سابق من هذا الأسبوع في المجلة طبيعة.

صمم أستاذ الكيمياء والكيمياء الحيوية عاكف تيزكان وباحث ما بعد الدكتوراه تاي سو تشوي بروتينًا مرنًا يربط بشكل انتقائي أيونات المعادن الأخرى فوق النحاس ، مما يمهد الطريق لتصميم بروتينات وظيفية جديدة وعوامل عزل المعادن. اكتشف Choi و Tezcan أن الارتباط الانتقائي بالمعادن غير النحاسية يتطلب من البروتين الاصطناعي تقديم مجموعة محددة جدًا من الأحماض الأمينية والهندسة للتمييز ضد النحاس. يتطلب هذا الاكتشاف نهج تصميم غير مألوف.

صرح Tezcan: “يتضمن تصميم البروتين عادةً محاولة صياغة بنية بروتينية منفصلة يمكنها أداء وظيفة معينة ، مثل التحفيز. هذا النهج حتمي بطبيعته ويتبع تسلسل تصميم واحد – بنية واحدة – وظيفة واحدة”. “أفضل سيناريو ، يمكنك الحصول على الهيكل والوظيفة التي تم تصميمها. ومع ذلك ، فإن هذا النهج لا يترك مجالًا كبيرًا لاكتشاف مبادئ تصميم جديدة أو نتائج غير متوقعة ، والتي من المحتمل أن تكون أكثر أهمية مما تم التخطيط له في الأصل.”

اتخذ تيزكان وتشوي نهجًا احتماليًا بدلاً من ذلك. في البداية ، لم يتم تصميم بروتينهم المصمم لامتلاك بنية فريدة ترتبط بشكل انتقائي بنوع معين من المعدن. لقد أنشأوا نظامًا مرنًا يمكنه ترتيب نفسه بطرق متعددة لربط أيونات معدنية مختلفة في أشكال هندسية مختلفة. كانت هذه المرونة هي التي قادتهم إلى نتيجة لم يخططوا لها في الأصل.

قال تشوي: “عند تحليل هذه الأنظمة ، رأينا أن البروتينات كانت مرتبطة بأيونات الكوبالت والنيكل قبل النحاس ، وهو ليس الترتيب الطبيعي للأشياء”. “أنشأنا فرضية واختبرنا متغيرات جديدة. بعد تحليل مكثف ، أدركنا أنه يمكننا بناء بيئة بروتينية حيث يكون النحاس غير مفضل.”

أوضح تيزكان: “هذا مثال على تصميم مسار بدلاً من أن يكون هدفًا”. “أنا شخصياً أعتقد أن هذه طريقة أكثر إثارة للتعامل مع مشكلة تصميم البروتين. من خلال دمج عنصر المرونة في التصميم ، نترك إمكانية النتائج المختلفة ومبادئ التصميم الجديدة التي لم نكن نعرفها مسبقًا مفتوحة.”

البحث عن انتقائي ملزم و التصميم له أهمية تتجاوز الفهم الأفضل لأساسيات الحياة. يمكن أن يضع أيضًا الأساس لعمليات أكثر كفاءة أثناء المعالجة البيئية ، مثل عندما تحتاج بعض المعادن إلى عزلها في المياه الملوثة. يعد تصميم البروتين أيضًا جزءًا مهمًا من البحث والتطوير الصيدلاني.

“لقد أثار السؤال التالي ‘هل يمكننا ذلك قال تشوي: البروتينات التي يمكن أن ترتبط بشكل انتقائي بالمعادن أو أن يكون لها تفاعلات تحفيزية بطرق لم يخترعها التطور بعد؟ “لمجرد أن علم الأحياء لا يفعل ذلك ، فهذا لا يعني أنه غير ممكن”.


يطور الباحثون جزيءًا يثبط العمليات التنكسية المتعلقة بمرض الزهايمر


معلومات اكثر:
تاي سو تشوي وآخرون ، التغلب على القيود العالمية على انتقائية المعادن من خلال تصميم البروتين ، طبيعة (2022). DOI: 10.1038 / s41586-022-04469-8

الاقتباس: يصمم الباحثون نظامًا مرنًا يتجنب الارتباط بالبروتينات النحاسية (2022 ، 4 مارس) تم استرداده في 6 مارس 2022 من https://phys.org/news/2022-03-flexible-sidesteps-copper-protein.html

هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. بصرف النظر عن أي تعامل عادل لغرض الدراسة أو البحث الخاص ، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.

No comments:

Post a Comment

Powered by Blogger.

Search This Blog

Post Top Ad