معلومة

5: وظيفة البروتين - علم الأحياء


5: وظيفة البروتين

5 أدوار للبروتين

يمكن العثور على البروتين في مصادر حيوانية مثل اللحوم ومنتجات الألبان ، أو مصادر نباتية مثل الفول والمكسرات والبذور. وفقًا لوزارة الزراعة الأمريكية ، يجب أن تأتي نسبة 10 إلى 35 في المائة من السعرات الحرارية من البروتين. تحتوي كل خلية في جسمك على البروتين ، لذا فإن تلبية متطلباتك من البروتين أمر ضروري لصحتك.


5: وظيفة البروتين - علم الأحياء

ملخص المقال:

المقدمة
للبروتينات العديد من الوظائف البيولوجية المختلفة والمتنوعة ، بالإضافة إلى حجمها وشكلها واتجاهها ، يمكن تصنيفها وفقًا لأدوارها البيولوجية داخل الخلية.

الانزيمات
يتم تحفيز كل تفاعل كيميائي تقريبًا بين الجزيئات الحيوية العضوية في الخلايا الحية بواسطة الإنزيمات. الإنزيمات هي البروتينات الأكثر تنوعًا وتخصصًا ، وقد تم اكتشاف عدة آلاف من الأنواع المختلفة ، كل منها قادر على تحفيز نوع مختلف من التفاعل الكيميائي ، في كائنات مختلفة.

بروتينات المغذيات والتخزين
تخزن العديد من النباتات البروتينات المغذية في بذورها. هذه البروتينات ضرورية لنمو الشتلات النابتة وبقائها على قيد الحياة. الأمثلة المدروسة بشكل خاص هي بروتينات البذور الموجودة في الذرة والقمح والأرز. ومن الأمثلة الأخرى على البروتينات المغذية ، الألبومين البيضاوي ، وهو المكون الرئيسي لبروتين بياض البيض والكازين ، الموجود في الحليب.
يوجد فيريتين في بعض البكتيريا ، وكذلك في الأنسجة النباتية والحيوانية ، يخزن الحديد.

مقلص البروتينات
تزود بعض البروتينات الخلايا والكائنات الحية بالقدرة على الانقباض ، أو تغيير الشكل ، أو التحرك ، وتُعرف بالبروتينات المقلصة أو المتحركة.
يعمل الأكتين والميوسين في الجهاز الانقباضي للعضلات الهيكلية ، ويوجدان أيضًا في العديد من الخلايا غير العضلية. تتكون الأنابيب الدقيقة من بروتين التوبولين ، وتعمل جنبًا إلى جنب مع بروتين Dyenin في سوط وأهداب البكتيريا ، مما يدفع الكائنات الحية ، مما يسمح بالحركة.

بروتينات النقل
تسمح هذه البروتينات بنقل المواد إلى وجهتها. في بلازما الدم ، ترتبط بروتينات النقل وتنقل جزيئات أو أيونات معينة من عضو إلى آخر. يرتبط الهيموغلوبين الموجود في كريات الدم الحمراء بالأكسجين حيث يمر الدم عبر الرئتين وينقله إلى الأنسجة المحيطية ويطلقه ليساهم في أكسدة المغذيات المنتجة للطاقة. تحتوي بلازما الدم على البروتينات الدهنية التي تنقل الدهون من الكبد إلى الأعضاء الأخرى. توجد أنواع أخرى من بروتينات النقل في أغشية البلازما والأغشية داخل الخلايا لجميع الكائنات الحية ، وهي تتكيف مع الجلوكوز والأحماض الأمينية والمواد الأخرى ، وتنقلها عبر الغشاء إلى النقطة التي يتم استخدامها فيها.

البروتينات الهيكلية
من أجل إعطاء الهياكل البيولوجية القوة أو الحماية ، تعمل العديد من البروتينات كخيوط داعمة أو كابلات أو صفائح. المكون الرئيسي للأوتار والغضاريف هو الكولاجين ، وهو بروتين ليفي يتمتع بقوة شد عالية جدًا. أحد الأمثلة على ذلك هو الجلد الذي يتكون من كولاجين نقي تقريبًا. تحتوي الأربطة على الإيلاستين ، وهو بروتين هيكلي يمكن شدّه في بعدين. يحتوي الشعر والأظافر والريش والقرن على كميات كبيرة من الكيراتين ، وهو بروتين قوي وغير قابل للذوبان. المكون الرئيسي لألياف الحرير وشبكات العنكبوت هو مادة الفبروين وتحتوي مفصلات الأجنحة لبعض الحشرات على مادة الراتنج. يحتوي الريسيلين على خصائص مرنة مثالية.

البروتينات التنظيمية
يتم أيضًا تنظيم النشاط الخلوي أو الفسيولوجي بواسطة بعض البروتينات. من بين تلك البروتينات العديد من الهرمونات. الأنسولين ، الذي ينظم التمثيل الغذائي للسكر وهرمون النمو الذي تفرزه الغدة النخامية مثالان. غالبًا ما يتم التوسط في الاستجابة الخلوية للعديد من الإشارات الهرمونية بواسطة فئة من البروتينات المرتبطة بـ GTP ، والمعروفة باسم بروتينات G. يرتبط GTP ارتباطًا وثيقًا بـ ATP ، حيث يحل الجوانين محل قسم الأدينين في الجزيء. ترتبط البروتينات التنظيمية الأخرى بالحمض النووي وتتحكم في التركيب الحيوي للإنزيمات وجزيئات الحمض النووي الريبي المعنية بتقسيم الخلايا ، في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى.

بروتينات الدفاع
تدافع العديد من البروتينات عن الكائنات الحية ضد غزو أنواع أخرى أو تحميها من الإصابة. يمكن للجلوبيات المناعية أو الأجسام المضادة ، وهي بروتينات متخصصة تنتجها الخلايا الليمفاوية للفقاريات ، التعرف على الكائنات الحية الدقيقة الغازية ، وكذلك البروتينات الغريبة من أنواع أخرى ، أو ترسيخها أو تحييدها. الفيبرينوجين والثرومبين هما بروتينات تخثر الدم التي توقف فقدان الدم عند حدوث تلف في الأوعية الدموية. يبدو أيضًا أن بعض سم الثعابين والسموم البكتيرية والبروتينات النباتية السامة ، مثل الريسين ، لها وظائف دفاعية. بعض هذه الإنزيمات ، بما في ذلك الفيبرينوجين والثرومبين وبعض أنواع السم.

بروتينات أخرى
هناك العديد من البروتينات الأخرى التي تكون وظائفها غريبة بطبيعتها ، وبالتالي لا يمكن تصنيفها بسهولة. المونيلين Monellin ، وهو بروتين من نبات أفريقي ، له طعم حلو للغاية وقد تمت دراسته للاستخدام البشري كمُحلي للطعام. تمتلك بعض أسماك أنتاركتيكا بروتينات مضادة للتجمد في بلازما الدم ، مما يمنع دمائها من التجمد.

حول المؤلف / معلومات إضافية:

إخلاء مسؤولية هام: جميع المقالات الموجودة على هذا الموقع هي معلومات عامة فقط وليست نصيحة احترافية أو خبراء. لا نتحمل أي مسؤولية عن صحة أو صحة المعلومات الواردة في هذه المقالة ، أو أي خسارة أو إصابة ناتجة عن ذلك. نحن لا نصادق على هذه المقالات ، ولسنا تابعين لمؤلفي هذه المقالات ولسنا مسؤولين عن محتواها. يرجى الاطلاع على قسم إخلاء المسؤولية للحصول على الشروط الكاملة.


تعمل البروتينات كمستقبلات على أغشية الخلايا

البروتينات هي مكونات أساسية لجميع أغشية الخلايا وأغشية العضيات. تتمثل إحدى وظائف هذه البروتينات الغشائية في أنها تعمل كمستقبلات. ترتبط الهرمونات والناقلات العصبية وجزيئات الإشارة الأخرى بهذه المستقبلات وتنقل الإشارات إلى الخلايا. بهذه الطريقة ، تلعب البروتينات دورًا في إرسال الإشارات الخلوية وهو أمر ضروري للوظيفة المنسقة لجميع الخلايا الموجودة في أجسامنا. خذ المثال التالي لفهم دور البروتينات كمستقبلات.

  • الأنسولين هو هرمون يتحكم في مستويات الجلوكوز في الدم. يؤدي وظيفته من خلال الارتباط بمستقبله وهو بروتين. يرتبط الأنسولين بمستقبلاته التي ترسل إشارات لفتح قنوات الجلوكوز بحيث يمكن امتصاص الجلوكوز من الدم إلى الكبد وخلايا العضلات. في حالة عدم وجود مستقبلات الأنسولين ، لا يمكن تنظيم مستويات الجلوكوز في الدم.

هذا والعديد من الأمثلة الأخرى في أجسامنا تثبت لماذا البروتينات ضرورية للإشارات الخلوية وتنسيق الوظائف الخلوية.


بروتين غير إنشائي 5 & # 8211 3C-like proteinase

البروتين غير الإنشائي 5 (nsp5 ، المعروف أيضًا باسم 3CLpro) ، هو البروتين الرئيسي لجينوم الفيروس التاجي ، ويظهر دورًا رئيسيًا معروفًا في انقسام البروتينات المتعددة المترجمة من الفيروس RNA الفيروسي. يعتبر Dimerization من SARS-CoV-1 3CLpro ضروريًا لتحقيق الاستقرار في الموقع التحفيزي. يتم الحفاظ على واجهة dimer بشكل كبير داخل SARS-CoV-1 و -CoV-2 ، ومع ذلك ، قد تؤثر البدائل على التفاعل الخافت ونمط الفسفرة لـ 3CLpro في SARS-CoV-2. بالنظر إلى أن موقع ربط الركيزة لـ SARS-CoV-2 3CLpro مشابه جدًا لـ PEDV 3CLpro ، فمن الممكن أن يكون SARS-CoV-2 3CLpro نشطًا أيضًا تجاه المغير الأساسي NF-kB ، وبالتالي قمع الاستجابة المناعية للمضيف.

البروتين غير البنيوي 5 (nsp5 ، المعروف أيضًا باسم 3CL pro) ، هو البروتياز الرئيسي لجينوم الفيروس التاجي ، ويظهر دورًا رئيسيًا في انشقاق البروتينات المتعددة المترجمة من الحمض النووي الريبي الفيروسي (Perlman and Netland 2009 Ziebuhr و Snijder و Gorbalenya 2000 أناند وآخرون 2003). يتم حفظ هذا البروتين بدرجة عالية بالنسبة لـ SARS-CoV-1 (هوية 96٪) وبين فيروسات RNA + (Nidovirales) بشكل عام ، مما يجعله هدفًا جذابًا للأدوية المضادة للفيروسات (Zhang ، Lin ، Kusov ، وآخرون .2020 Nukoolkarn et 2008 داير وطالب القصبي وداير 2017). بالإضافة إلى ذلك ، فقد ثبت أن فقدان nsp3 و nsp10 يقلل بشكل كبير من النشاط الاحترافي لـ 3CL (Donaldson et al. 2007 ، Stokes et al. 2010) وبالتالي فإن العلاجات التي تستهدف هذه البروتينات يمكن أن تثبط بشكل غير مباشر 3CL pro.

التحليل الإنشائي والمقارنة مع SARS-CoV-1 nsp5 & # 8211 تُظهر الدراسات التي أجريت على SARS-CoV-1 أن التقليل هو أمر ضروري لتحقيق الاستقرار في التشكل الإنتاجي لموقع 3CL التحفيزي. تؤكد بنية 3CLpro التي تم حلها مؤخرًا من SARS-CoV-2 (معرف PDB: 6y2e) أن الثنائيات هي حالتها البيولوجية. يتم الحفاظ على السطح البيني الخافت بشكل كبير في SARS-CoV-1 و -CoV-2 ، بالإضافة إلى المخلفات الأخرى التي تؤثر بشكل غير مباشر على dimerization ، مثل Ser 144 و Ser 147 و Asn 28 (Barrila و Bacha و Freire 2006). ومع ذلك ، تم العثور على استبدال ذي صلة Thr 285 Ala على الواجهة. استنادًا إلى الدراسات السابقة مع SARS-CoV-1 3CL pro ، يُعتقد أن هذا البديل يفضل الحزمة الكارهة للماء داخل المونومرات ، وقد ارتبط مؤخرًا بكفاءة تحفيزية أعلى قليلاً لـ SARS-CoV-2 مقارنة بـ SARS-CoV-2 ( تشانغ ، لين ، صن ، وآخرون 2020). يكشف تحليل الشجرة التطورية من التسلسلات المحاذية لفيروس كورونا من جميع الأنواع المتاحة أن الألانين في الموقع 285 يحدد كليد SARS-CoV-2 وثلاثة فيروسات فيروسات الخفافيش من الصين القارية (المخطوطة قيد المراجعة). في المقابل ، فإن العديد من فيروسات كورونا بيتا التي تصيب الثدييات لديها سيستين في هذا الموقع. وبالنظر إلى القرب من السيستين في المونومر المعاكس ، فمن الممكن أن يتشكل جسر ثنائي كبريتيد في هذه البروتياز ، مما قد يؤدي إلى ثنائيات أكثر إحكامًا وزيادة الكفاءة التحفيزية. مزيد من الاستكشاف لهذا الموقع له ما يبرره.

هناك 7 بدائل غير متحفظة للأحماض الأمينية بين SARS-CoV-1 و SARS-CoV-2 ، بالإضافة إلى Thr 285 Ala. تقع معظم هذه البدائل في مناطق لا ترتبط بوضوح بوظيفة الأنزيم البروتيني ، باستثناء Ala 46 Ser ، الموضع عند مدخل الشق الحفاز ، مما قد يؤثر على تقارب / انتقائية الركيزة. علاوة على ذلك ، تبين أن فسفرة السيرينات في 3CL pro للفيروسات العجلية ضرورية لنشاط البروتياز. قد تؤثر البدائل Ala 46 Ser و Ser 65 Asn و Ser 94 Ala و Ala 267 Ser و Thr 285 Ala أيضًا على نمط الفسفرة لـ 3CL pro في SARS-CoV-2.


ترتبط MAPs بالوحدات الفرعية التي تشكل الأنابيب الدقيقة لتنظيم استقرارها. تم تحديد مجموعة كبيرة ومتنوعة من MAPs في العديد من أنواع الخلايا المختلفة ، ووجد أنها تقوم بمجموعة واسعة من الوظائف. يتضمن ذلك كلاً من الأنابيب الدقيقة المثبِّتة والمزعزعة للاستقرار ، وتوجيه الأنابيب الدقيقة نحو مواقع خلوية محددة ، والأنابيب الدقيقة المتقاطعة والتوسط في تفاعلات الأنابيب الدقيقة مع البروتينات الأخرى في الخلية. [1]

داخل الخلية ، ترتبط MAPs مباشرة بثنائيات التوبولين للأنابيب الدقيقة. يمكن أن يحدث هذا الارتباط مع التوبولين المبلمر أو المنزوع البلمرة ، وفي معظم الحالات يؤدي إلى استقرار بنية الأنابيب الدقيقة ، مما يشجع البلمرة بشكل أكبر. عادةً ما يكون المجال الطرفي C من MAP الذي يتفاعل مع tubulin ، في حين أن المجال N-terminal يمكن أن يرتبط بالحويصلات الخلوية أو الخيوط الوسيطة أو الأنابيب الدقيقة الأخرى. يتم تنظيم ربط الأنابيب الدقيقة MAP من خلال فسفرة MAP. يتم تحقيق ذلك من خلال وظيفة كيناز منظم تقارب الأنابيب الدقيقة (MARK) بروتين. تؤدي الفسفرة في MAP بواسطة MARK إلى فصل MAP عن أي أنابيب دقيقة مرتبطة. [2] عادة ما يرتبط هذا الانفصال بزعزعة استقرار الأنابيب الدقيقة مما يؤدي إلى تفككها. بهذه الطريقة يتم تنظيم استقرار الأنابيب الدقيقة بواسطة MAPs داخل الخلية من خلال الفسفرة.

تم تقسيم خرائط الخرائط العديدة التي تم تحديدها إلى فئتين: النوع الأول بما في ذلك خريطة 1 البروتينات والنوع الثاني بما في ذلك خريطة 2, خريطة 4 وبروتينات تاو.

النوع الأول: تحرير MAP1

خريطة MAP1a (MAP1A) و MAP1b (MAP1B) هما العضوان الرئيسيان في عائلة MAP1. ترتبط بالأنابيب الدقيقة من خلال تفاعلات الشحن ، وهي آلية مختلفة عن العديد من خرائط MAP الأخرى. [3] في حين أن الطرف C من هذه الخرائط تربط الأنابيب الدقيقة ، فإن الطرف N يربط أجزاء أخرى من الهيكل الخلوي أو غشاء البلازما للتحكم في تباعد الأنابيب الدقيقة داخل الخلية. تم العثور على أعضاء عائلة MAP1 في محاور وتشعبات الخلايا العصبية. [4]

النوع الثاني: MAP2 و MAP4 و tau Edit

تم العثور على MAPs من النوع الثاني حصريًا في الخلايا العصبية في الثدييات. هذه هي أكثر خرائط MAP مدروسة جيدًا - MAP2 و tau (MAPT) - والتي تشارك في تحديد بنية أجزاء مختلفة من الخلايا العصبية ، مع وجود MAP2 في الغالب في التشعبات و tau في المحور العصبي. تحتوي هذه البروتينات على مجال ربط الأنابيب الدقيقة المحفوظة C ونطاقات N-terminal المتغيرة التي تنبثق للخارج ، وربما تتفاعل مع بروتينات أخرى. يعمل كل من MAP2 و tau على تثبيت الأنابيب الدقيقة ، وبالتالي تحويل حركية التفاعل لصالح إضافة وحدات فرعية جديدة ، مما يؤدي إلى تسريع نمو الأنابيب الدقيقة. ثبت أن كلا من MAP2 و tau يثبتان الأنابيب الدقيقة من خلال الارتباط بالسطح الخارجي للألياف الدقيقة الأولية. [5] [6] اقترحت دراسة واحدة أن MAP2 و tau يلتصقان على سطح الأنابيب الدقيقة الداخلية في نفس الموقع في مونومرات التيوبولين مثل عقار تاكسول ، الذي يستخدم في علاج السرطان ، [7] ولكن لم يتم تأكيد هذه الدراسة . يرتبط MAP2 بطريقة تعاونية ، حيث تربط العديد من بروتينات MAP2 أنبوبًا دقيقًا واحدًا لتعزيز الاستقرار. Tau لها وظيفة إضافية تتمثل في تسهيل تجميع الأنابيب الدقيقة داخل الخلية العصبية. [8]

تم ربط وظيفة تاو بالحالة العصبية لمرض الزهايمر. في الأنسجة العصبية لمرضى الزهايمر ، تشكل مادة تاو تكتلات غير طبيعية. غالبًا ما يتم تعديل هذا التاو المتجمع بشدة ، والأكثر شيوعًا من خلال فرط الفسفرة. كما هو موضح أعلاه ، تؤدي فسفرة MAPs إلى فصلها عن الأنابيب الدقيقة. وبالتالي ، يؤدي فرط الفسفرة في تاو إلى انفصال هائل ، والذي بدوره يقلل بشكل كبير من استقرار الأنابيب الدقيقة في الخلايا العصبية. [9] قد تكون هذه الزيادة في عدم استقرار الأنابيب الدقيقة أحد الأسباب الرئيسية لأعراض مرض الزهايمر.

على عكس MAPs الموصوفة أعلاه ، لا يقتصر MAP4 (MAP4) على الخلايا العصبية فقط ، بل يمكن العثور عليه في جميع أنواع الخلايا تقريبًا. مثل MAP2 و tau ، فإن MAP4 مسؤول عن استقرار الأنابيب الدقيقة. [10] تم أيضًا ربط MAP4 بعملية انقسام الخلايا. [11]

خرائط أخرى ، وقضايا التسمية تحرير

إلى جانب مجموعات MAP الكلاسيكية ، تم تحديد خرائط جديدة تربط طول الأنابيب الدقيقة. وتشمل هذه STOP (المعروف أيضًا باسم MAP6) و ensconsin (المعروف أيضًا باسم MAP7).

بالإضافة إلى ذلك ، تم التعرف أيضًا على بروتينات تتبع النهاية ، والتي ترتبط بطرف الأنابيب الدقيقة النامية. وتشمل هذه EB1 و EB2 و EB3 و p150Glued و Dynamitin و Lis1 و CLIP170 و CLIP115 و CLASP1 و CLASP2.

تُعرف MAP الأخرى التي تم التحقيق في وظيفتها أثناء انقسام الخلية باسم XMAP215 ("X" تعني Xenopus). تم ربط XMAP215 بشكل عام بتثبيت الأنابيب الدقيقة. أثناء الانقسام ، لوحظ أن عدم الاستقرار الديناميكي للأنابيب الدقيقة يرتفع بمقدار عشرة أضعاف تقريبًا. هذا يرجع جزئيًا إلى فسفرة XMAP215 ، مما يجعل الكوارث (إزالة البلمرة السريعة للأنابيب الدقيقة) أكثر احتمالًا. [12] بهذه الطريقة تلعب فسفرة MAPs دورًا في الانقسام الفتيلي.

هناك العديد من البروتينات الأخرى التي تؤثر على سلوك الأنابيب الدقيقة ، مثل الكارثة ، التي تزعزع استقرار الأنابيب الدقيقة ، والكاتانين ، الذي يقطعها ، وعدد من البروتينات الحركية التي تنقل الحويصلات على طولها. تم تصنيف بعض البروتينات الحركية في الأصل على أنها MAPs قبل اكتشاف أنها تستخدم التحلل المائي ATP لنقل البضائع. بشكل عام ، لا تعتبر كل هذه البروتينات "MAPs" لأنها لا ترتبط مباشرة بمونومرات التوبولين ، وهي خاصية مميزة لخرائط MAP. [13] ترتبط MAP مباشرة بالأنابيب الدقيقة لتثبيتها أو زعزعة استقرارها وربطها بمكونات خلوية مختلفة بما في ذلك الأنابيب الدقيقة الأخرى.


وظيفة البروتين تتبع النموذج: نشاط من درسين

تم إنشاء هذا النشاط بواسطة موريا بيك ، ومسيح شكراني ، وكارين كوستر ، وويليام سوتو ، وديفيد ماكدونالد ، وديفيد سوانسون من أجل الأكاديميات الوطنية معهد نورث ستار للتعليم الجامعي في علم الأحياء ، ويمتد هذا النشاط من 2-3 فصول ويستخدم المحاضرات وأسئلة الفرس والتركيبات والمجموعة مناقشات لتعليم العلاقة بين بنية البروتين ووظيفته. يهدف هذا الدرس متعدد الفئات "إلى توضيح العلاقة بين بنية ووظيفة البروتينات. يتم إدخال البروتينات بناءً على تسلسل الأحماض الأمينية (البنية الأساسية) ، وشكل العمود الفقري (البنية الثانوية) ، والشكل القابل للطي والشكل ثلاثي الأبعاد (البنية الثلاثية) ، وما إذا كانت البروتينات تحتوي على أي وحدات فرعية (هيكل رباعي). الإنزيمات هي بروتينات تحفز التفاعلات المختلفة. التنظيم الخيفي ، ربط الجزيء التنظيمي ، على موقع على الإنزيم بخلاف الموقع النشط ، هو أحد طرق تنظيم نشاط الإنزيم. يؤدي إلى تنشيط أو تثبيط نشاط الإنزيم. كما يتم توضيح علاقة التركيب والوظيفة من خلال تصوير ارتباط الأكسجين بجزيء الهيموجلوبين الذي يرتبط بهيكل ووظيفة الهيموجلوبين. يتم استخدام التغيير في تسلسل الهيموجلوبين الأولي بسبب طفرات نقطة واحدة لتوضيح كيفية التغيير في سيؤثر تسلسل الأحماض الأمينية على بنية ووظيفة الهيموجلوبين. " يكتسب الطلاب هذه المعرفة عن طريق

نتائج التعلم)

النشاط / التقييم

فهم المستويات المختلفة لبنية البروتين للتأكيد على المرونة / الطبيعة الديناميكية

توقع كيف تؤثر التغييرات في تفاعلات الربط على البنية والوظيفة

محاضرة مصغرة عن وظيفة الإنزيم ، والتنظيم ، والتلطيخ

افهم أن ربط المنظمين الخيفي يمكن أن يكون إيجابيًا وسلبيًا

التقييم التكويني ، أسئلة النقر على الشكل التنظيمي الخيفي

استمر في التحقيق في فهم التنظيم الخيفي إذا لزم الأمر

قراءة وفهم المؤلفات العلمية

تم تقديم مهمة قراءة بانوراما وأسئلة توجيهية

تعاون مع الطلاب الآخرين في تفسير البيانات والتنبؤ بها

ناقش إجابات المجموعة على أسئلة واجبات القراءة

نتائج التعلم

النشاط / التقييم

توليد الفرضية من الأوز الذي يحلق فوق متسلق على جبل إيفرست

فرد متبوعًا بمناقشة جماعية لفرضيات محتملة توضح الأرقام

فهم الخصائص الوظيفية للهيموجلوبين والنتائج التكيفية

محاضرة مصغرة: وظيفة الهيموغلوبين والتنظيم + أسئلة مناقشة المجموعة

يجب أن يكون قادرًا على تصنيف الأحماض الأمينية بناءً على الخصائص الهيكلية

تمرين تصنيف الأحماض الأمينية

توقع كيف ستؤثر طفرات الأحماض الأمينية على بنية ووظيفة الهيموغلوبين

نشاط المجموعة: هيكل الهيموغلوبين / الوظيفة / الطفرات

التوليف والتنبؤ بكيفية استجابة هيكل ووظيفة الهيموغلوبين لنقص الأكسجة


الأدوار الوقائية العصبية المحتملة لـ PrP C

قد يكون لـ PrP C دور وقائي في نموذج الفأر للإقفار الدماغي ، حيث تظهر الفئران التي تعاني من نقص التروية الدماغية PrP آفات أكبر في نقص التروية الدماغي الحاد. علاوة على ذلك ، يمكن أن يؤدي الإفراط في التعبير عن PrP C إلى تقليل حجم الآفة مقارنة بالفئران البرية [121،122،123،124]. تم اقتراح توهين إشارات NMDA بواسطة PrP C ليكون أساس الدور الوقائي العصبي لـ PrP C ضد السمية التي تتوسطها NMDA في نقص التروية [125]. بالإضافة إلى ذلك ، فقد وجد أن انقسام PrP C إلى شظاياها الطرفية N و C يتم تحسينها في ظل الظروف الإقفارية ويمكن أن تكون منتجات الانقسام هذه نفسها عازلة للأعصاب [124]. على وجه الخصوص ، قد يكون جزء الانقسام الطرفي N (N1) واقيًا للأعصاب ضد تنشيط Caspase-3 الناجم عن الستوروسبورين في نموذج من نقص التروية الناجم عن الضغط في شبكية الفئران [126]. تم دعم هذه النتائج من خلال العديد من الدراسات في المختبر ، حيث كان التعبير عن PrP C وقائيًا ضد الاستاورووسبورين أو موت الخلايا المبرمج الناجم عن الأنيسوميسين [127 ، 128]. على العكس من ذلك ، كان فقدان PrP C مفيدًا ضد الإثارة التي يسببها الغلوتامات في المختبر ، وهو تأثير يُفترض توسطه عن طريق زيادة امتصاص الغلوتامات في الخلايا النجمية PrP C المتوافقة [129].

تعتبر الوظيفة الوقائية للجزء N1 أيضًا مثيرة للاهتمام للغاية في سياق السمية المشبكية المرتبطة بالقليل من Aβ. يشارك هذا الجزء N-terminal المضطرب جوهريًا من PrP C في الارتباط بالببتيدات الغنية بالصفائح β مثل Aβ oligomers [99 ، 101] ويتوسط التأثيرات الضارة لأوليجومرات Aβ على الوظيفة المشبكية كما ذكر من قبل. ومع ذلك ، في شكله القابل للذوبان كما يفرز عند انشقاق PrP C ، عمل N1 في وضع يشبه مستقبل الطعم: منع الرجفان Aβ الببتيد وقلل من السمية العصبية لأوليجومرات أميلويد بيتا في المختبر وفي الجسم الحي [130]. بالإضافة إلى ذلك ، فإن معدل انقسام ألفا PrP C يزداد في أنسجة المخ لدى المرضى الذين يعانون من الزهايمر ، وقد اقترح أن انشقاق ألفا يمثل آلية وقائية داخلية ضد سمية الأميلويد بيتا في البشر [131].

ومع ذلك ، لا تظهر الفئران التي تعاني من نقص بروتين بي آر بي سي تغيرًا في سمية أميلويد بيتا [102103104105] ولم يكن هناك أي تأثير وقائي لـ PrP C في نماذج الفئران لأمراض التنكس العصبي الأخرى ، بما في ذلك مرض باركنسون ومرض هنتنغتون ، بالإضافة إلى نموذج فأر لاعتلال تاوباثي [ 124 ، 132].

بناءً على الدراسات المختبرية ، نظرًا لقدرته على ربط النحاس ، تم اقتراح PrP C للمشاركة في مقاومة الإجهاد التأكسدي عن طريق منع توليد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) عبر تفاعلات الأكسدة والاختزال النحاسية المجانية. أيضًا ، كان يُعتقد في مرحلة ما أن PrP C ينظم وظيفة ديسموتاز الفائق (SOD) [133]. تم اقتراح أن PrP C يمكن أن يكون بمثابة SOD في حد ذاته [27 ، 134]. ومع ذلك ، لا تزال وظيفة PrP C في استقلاب النحاس مثيرة للجدل ، وقد أظهرنا نحن والآخرون تأثير PrP C على مستوى SOD أو نشاط ديسموتاز الجوهري لـ PrP C. ومع ذلك ، قد تكون هناك طرق بديلة يحمي بها PrP C من سمية ROS. على سبيل المثال ، تم اقتراح التعبير المعتمد على PrP C للأنزيمات المضادة للأكسدة كتفسير لمقاومة الإجهاد التأكسدي بوساطة PrP C [137 ، 138] بالإضافة إلى وظيفة PrP C المُخَمَّنة في استقلاب الحديد والتحكم في توازن الأكسدة والحديد في الخلية سطور [139 ، 140].


الأحماض الأمينية لها مجموعات R مختلفة. ستكون بعض مجموعات R هذه محبة للماء ، مما يجعل الحمض الأميني قطبيًا ، بينما سيكون البعض الآخر كارهًا للماء ، مما يجعل الأحماض الأمينية غير قطبية. يؤثر توزيع الأحماض الأمينية القطبية وغير القطبية في البروتين على وظيفة وموقع البروتين داخل الجسم. توجد الأحماض الأمينية غير القطبية في وسط البروتينات القابلة للذوبان في الماء بينما توجد الأحماض الأمينية القطبية على السطح.

أمثلة على كيفية تأثير توزيع الأحماض الأمينية غير القطبية والقطبية على وظيفة البروتين وموقعه:

التحكم في موضع البروتينات في الأغشية: تؤدي الأحماض الأمينية غير القطبية إلى تضمين البروتينات في الأغشية بينما تؤدي الأحماض الأمينية القطبية إلى بروز أجزاء من البروتينات من الغشاء.

خلق قنوات ماء من خلال الأغشية: توجد الأحماض الأمينية القطبية داخل البروتينات الغشائية وتخلق قناة يمكن للجزيئات المحبة للماء أن تمر من خلالها.

خصوصية الموقع النشط في الإنزيمات: إذا كانت الأحماض الأمينية في الموقع النشط للإنزيم غير قطبية ، فإنها تجعل هذا الموقع النشط خاصًا بمادة غير قطبية. من ناحية أخرى ، إذا كان الموقع النشط يتكون من أحماض أمينية قطبية ، فإن الموقع النشط يكون خاصًا بمادة قطبية.


شاهد الفيديو: Lectures 5-7. Part 1. Protein Structure . (شهر نوفمبر 2021).