عملية طي البروتين

إن فهم الآلية التي تتحكم في طي البروتينات مهم ليس فقط للأبحاث البيولوجية الأساسية، بل قد يساعد أيضًا في دراسة الأمراض، نظرًا لأن العديد من الأمراض - بما في ذلك مرض الزهايمر - تتميز بسوء طي البروتينات. يعد تحليل آلية طي البروتينات الصغيرة أمرًا بسيطًا نسبيًا، نظرًا لأن الانتقال من الشكل غير المطوي إلى الشكل المطوي يتم في خطوة واحدة. ولكن ماذا عن البروتينات الكبيرة والمعقدة؟

البروتينات هي اللبنات الأساسية لعالم الحيوان. في الواقع، تعتمد جميع الأنشطة التي تحدث في الخلايا الحية على البروتينات: الحركة، والتنفس، ونشاط الجهاز المناعي والجهاز الهرموني، والنشاط الأنزيمي - هذه مجرد أمثلة قليلة على مجموعة واسعة من أنشطتها.

ويوضح أن تحليل آليات طي البروتينات الكبيرة يشبه إلى حد ما قراءة الخرائط البروفيسور جلعاد هارانمن قسم الفيزياء الكيميائية في كلية الكيمياء. "يمكنك التعرف على العديد من الطرق على الخريطة، والتي تؤدي جميعها إلى نفس النقطة. بعض هذه الطرق مستقيمة وبسيطة، والبعض الآخر يتعين عليه عبور الجبال والوديان للوصول إلى نفس الوجهة. نأمل من خلال رسم الخرائط معرفة ما إذا كانت البروتينات تستخدم عدة طرق - أو عدة أشكال هيكلية وسيطة - تؤدي إلى البنية المطوية النهائية. وإذا كان الأمر كذلك بالفعل، فكم عدد هذه الأشكال الوسيطة الموجودة؟ هل يتعين عليهم المرور بجميع النماذج الوسيطة، أم يمكنهم اتباع طرق مختصرة وتجاوز بعضها؟ هل لديهم طريق مفضل، أو تسلسل مختار من الأشكال؟ هل تؤثر الظروف الخارجية، مثل درجة الحرارة، على سلوكهم؟"

أظهرت نتائج البحث، التي نُشرت مؤخرًا في مجلة Nature Communications، أنه بالنسبة للبروتين الذي اختبروه، هناك ستة أشكال وسيطة محتملة تؤدي إلى البنية النهائية ثلاثية الأبعاد. تعتمد الطريقة التي يتم بها اختيار البروتين للطي على عوامل خارجية، مثل درجة الحرارة أو التركيزات الكيميائية المختلفة. وهكذا، على سبيل المثال، كلما زاد تركيز مادة كيميائية معينة، كلما زاد ميل البروتين إلى اختيار مسار أطول وأكثر "مملة" - عندما يزور كل من الأشكال الستة الوسيطة، واحدًا تلو الآخر، قبل الوصول إلى البنية النهائية. . عند التركيزات المنخفضة من المادة، يختار البروتين مسارًا أقصر، يمكنه من خلاله استخدام اختصارات تحفظ بعض الأشكال الوسيطة، ولكنها لا تزال تقوده