نجح فريق من الكيميائيين من جامعة بنسلفانيا في تطوير طريقة يمكن من خلالها رؤية البروتينات وهي تطوي "في الوقت الحقيقي"، وهي طريقة يمكن أن تؤدي إلى فهم أفضل للطي الصحيح وغير الصحيح للبروتينات
يعتمد نشاط البروتين على تركيبته وشكله القابل للطي. في حين أن فك رموز التركيبة بسيط نسبيًا، فإن الكشف عن شكل الطي يمثل تحديًا كبيرًا وله عواقب وخيمة نظرًا لأن العديد من الأمراض تندلع نتيجة للبروتينات المطوية بشكل غير صحيح. الآن، نجح فريق من الكيميائيين من جامعة بنسلفانيا في تطوير طريقة يمكن من خلالها رؤية البروتينات وهي تطوي "في الوقت الحقيقي"، وهي طريقة يمكن أن تؤدي إلى فهم أفضل للطي الصحيح وغير الصحيح للبروتينات.
ونشرت نتائج الدراسة، التي قادها أستاذ الكيمياء فنغ جاي من جامعة بنسلفانيا، في المجلة العلمية Angewandte Chemie.
يوضح الباحث الرئيسي: "أحد الأسباب التي تجعل فهم ما يحدث عندما تطوى البروتينات يمثل مشكلة هو أننا لا نملك جهازًا يعادل كاميرا عالية السرعة قادرة على التقاط العملية". "لو كانت العملية بطيئة، لكان بإمكاننا جمع العديد من "الصور" مع مرور الوقت ورؤية نشاط الآلية. ولسوء الحظ، لا يوجد جهاز لديه هذه القدرة؛ يحدث الطي بسرعة في غمضة عين."
واستخدم فريق البحث التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء - وهي طريقة تقيس كمية الضوء التي تمتصها أجزاء مختلفة من الجزيء - من أجل فحص بنية البروتين وكيفية تغيره. في هذه الحالة، قام الباحثون بفحص بروتين نموذجي باستخدام ليزر الأشعة تحت الحمراء. استخدم الباحثون في تجربتهم جهازي ليزر لفحص التغيرات في البنية كدالة للوقت. يتم استخدام الليزر الأول لتسخين الجزيء، وهي الخطوة التي تبدأ التغييرات الهيكلية. أما الليزر الثاني فيعمل ككاميرا تتابع حركات الوحدات البنائية للبروتين - الأحماض الأمينية.
ويوضح الباحث أن "البروتين يتكون من مجموعات مختلفة من الذرات، في حين يمكن اعتبار هذه المجموعات بمثابة ينابيع". "لكل مجموعة تردد مختلف تتأرجح فيه ذهابًا وإيابًا، وهو تردد يعتمد على كتلة الذرة في نهاية المجموعة. إذا كانت الكتلة أكبر، فإن الزنبرك يتأرجح بشكل أبطأ. "الكاميرا" لدينا قادرة على متابعة سرعة هذه الحركة ويمكننا بعد ذلك أن ننسبها إلى الذرات التي يتكون منها البروتين وكيف يتحرك هذا الجزء من البروتين."
وحتى في البروتين البسيط، مثل البروتين النموذجي المستخدم، هناك العديد من الروابط المتماثلة ويُطلب من الباحثين التمييز بينها لمعرفة أي منها يتحرك أثناء طي البروتين. وكانت إحدى الاستراتيجيات التي استخدموها للتغلب على هذه المشكلة هي استخدام المعادل الجزيئي لجهاز التتبع. يوضح أحد الباحثين: "لقد استخدمنا حمضًا أمينيًا يحتوي على علامة نظائرية للكربون يمكن تتبعها".
ومع وجود ذرة كربون واحدة في البروتين النموذجي أثقل قليلًا من النظيرات الأخرى، تمكن الباحثون من استخدام "توقيعها" لاستنتاج موضع الذرات الأخرى أثناء طي البروتين. في الخطوة التالية، يمكن للباحثين "ضبط" تردد الليزر الخاص بهم ليتناسب مع أجزاء أخرى من البروتين، بحيث يمكن عزلهم لاختبارهم.
يمكن حقن نظائر مماثلة في جزيئات أكثر تعقيدًا، مما سيسمح أيضًا بمراقبة طي هذه الجزيئات باستخدام التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء. "هذه الطريقة تزيد من القدرة على الفصل الهيكلي - فهي تسمح لنا برؤية الأجزاء المتحركة"، يوضح الباحث الرئيسي. ستسمح لنا هذه القدرة، على سبيل المثال، برؤية كيفية اختلال البروتين أثناء المرض.
تعليقات 4
"ماكس" من أنت؟
ومن هو بوب؟
بوريس؟؟؟
بوب هل هذا أنت؟
إذا فهمت بشكل صحيح، فقد أدركت أننا بدأنا ببطء في رؤية بناء البنية الثانوية للهيكل الحلزوني ألفا وأسطح بيتا، بطريقة أعمق - لمعرفة كيف يبدو الطي غير الصحيح وفي أي جزء من بنية البولي ببتيد يجري بني يحدث الخطأ.
هل يقربنا هذا البحث من فهم أين ولماذا يطوي البروتين بهذه الطريقة، وليس بطريقة مختلفة؟ (وهذا يعني أن هناك مئات الآلاف من الخيارات للطي، ولكنها تطوي بطريقة معينة مع الحد الأدنى من استثمار الطاقة)؟
شكرا لك على الإجابة في صلب الموضوع 🙂