من أجل فحص هياكل البروتينات، يجب على علماء الأحياء تحويل خليط من البروتينات المنقاة إلى بلورات ذات بنية منظمة ومرتبة، ولكن حتى الآن كانت هذه عملية طويلة ومكلفة
قام باحثون من مركز الغرب الأوسط لعلم الجينوم الهيكلي (MCSG)، ومؤسسة الجينوم الهيكلي (SGC) ومركز البيولوجيا الهيكلية التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (SBC) بتطوير طريقة محسنة لتجميع البروتينات التي من شأنها تسهيل التجارب لفحص بنيتها الدقيقة.
من أجل فحص بنية البروتينات، يجب على علماء الأحياء تحويل خليط من البروتينات النقية إلى بلورات ذات بنية منظمة ومرتبة. يتكون كل بروتين من سلاسل من الأحماض الأمينية كوحدات فرعية مرتبة على شكل ملفات وحلقات وأشرطة. في بعض البروتينات يكون الترتيب الداخلي أقل إحكاما من غيرها؛ في هذه الأنواع، تهتز سلاسل الأحماض الأمينية المضطربة خارج البروتين على شكل أطراف متقصفة. يشرح عالم الأحياء أندريه يواكيمياك، الذي يقود البحث المذكور أعلاه، أن تجميع البروتينات التي تحتوي على العديد من هذه المناطق المرنة هو أكثر تعقيدًا وتحديًا من البروتينات الأكثر تنظيمًا.
وقال الباحث: "لقد حاولنا إيجاد طريقة لإزالة هذه المناطق المضطربة باستخدام المحاكاة الحاسوبية، لكنها كانت عملية صعبة للغاية". "إن طريقتنا الجديدة سريعة ورخيصة وقابلة للتطبيق لأغراض متنوعة للغاية، من البكتيريا المسببة للأمراض إلى البروتينات البشرية."
ومن أجل محاولة تسريع فعالية عملية التكوين، أضافت مجموعة الباحثين مادة بيولوجية طبيعية تسمى "البروتياز" - وهو نوع معين من الإنزيم قادر على تحطيم الروابط الكيميائية بين الأحماض الأمينية للبروتينات. بمجرد إضافته، يستهدف الإنزيم بشكل انتقائي هذه المناطق المضطربة ويقطع أطرافها المتقصفة كما لو كان "مقصًا جزيئيًا". وتمكن الباحثون من صياغة وفحص تسعة بروتينات "مبتورة" من هذا النوع، والتي فشلت سابقًا في العديد من المحاولات المعقدة لفحصها باستخدام علم البلورات بالأشعة السينية. يقول الباحث الرئيسي: "توفر هذه الطريقة البسيطة فرصة للكشف عن هياكل العشرات من البروتينات وتوصيفها، والتي لم نتمكن حتى الآن من دراستها إلا باستخدام أدوات وأدوات بحث مملة ومكلفة".
يقول الباحث إن هذه الطريقة المعروفة باسم "التحلل البروتيني المحدود في الموقع" لا تمثل سوى بديل واحد ممكن من بين عدة "طرق استخلاص" يستخدمها علماء الفيزياء الحيوية للحصول على المزيد من البروتينات البلورية القابلة للاستخدام وتقليل كمية النفايات. واليوم، توفر الجهود التي يبذلها الباحثون لإنتاج البلورات ومن ثم فحصها في المختبر الوطني التابع لوزارة الطاقة معلومات هيكلية في حوالي خمسة عشر بالمائة فقط من الوقت. وباستخدام البروتياز لإزالة بعض عينة البروتين، تمكن باحثونا من زيادة الكفاءة بنسبة ستة بالمائة. ويؤهل الباحث ويدعي أن العلماء ما زالوا غير قادرين على تصنيع كل البروتين الموجود بنجاح، حتى بعد استخدام هذه الطريقة الجديدة. ويعترف قائلاً: "ستظل هناك بروتينات معينة مقاومة للتكوين، لكننا نحرز تقدماً في فهمنا لكيفية تصرف هذه المكونات الأساسية بالضبط".
http://www.sciencedaily.com/releases/2008/03/080314140038.htm
