كيمياء

البروتين للطي


من الطرازات القديمة إلى الجديدة: المناظر الطبيعية للطاقة ومسارات الطي

من التجارب التي أجراها C. Anfinsen وآخرون بعده ، يمكن استنتاج أن التركيب الأصلي للبروتينات يمثل حالة مستقرة ديناميكيًا حراريًا وبالتالي يتوافق مع الحد الأدنى العالمي من طاقة Gibbs المتاحة لهم. أثار ليفينثال التناقض القائل بأن البروتين ليس لديه الوقت الكافي لضرب إبرة عن طريق الخطأ في كومة قش (أو يمكن لأي خلية أن تتجمع بسهولة وتطوي جزيء بروتين واحد بشكل صحيح في جزء من الثانية.

كان إجابة ليفينثال أن هناك طريقًا معينًا (مسار قابل للطي) أن البروتين يتبعه عندما ينثني وبالتالي يصل إلى وجهته بسرعة كافية. جزيء البروتين الموجود في حالة تغيير الصفات (U) يمر حتماً عبر تسلسل محدد مسبقًا من المطابقات (حالات وسيطة) في ظل ظروف مناسبة حتى يصل إلى الحالة الأصلية (N).

الفكرة الجديدة لطي البروتين (باللغة التقنية لمنظري الطي أيضًا عرض جديديسمى) حل هذا التناقض (الظاهر) وبالتالي حل مفارقة ليفينثال. يعتمد على التقدم في كل من الأساليب التجريبية والنماذج النظرية. على وجه الخصوص ، تسمح النماذج من الميكانيكا الإحصائية بمنظور يستبدل مفهوم المسار لعملية الالتواء المتسلسل بمفهوم قمع للأحداث المتوازية. ثم تُفهم الكميات العيانية ، التي يتم تحديدها تجريبيًا ، على أنها مؤشرات التفاف (مثل المعلمات الطيفية) ، كنتيجة لمجموعة من الحالات المجهرية التي يمكن أن تكون مختلفة تمامًا.

ربما تصطدم (بعض) البروتينات أيضًا بأرضية وسطية بين نموذج المسار والقمع. تمت محاكاة تطوير مثبط الكيموتريبسين 2 في دراسات الديناميكيات الجزيئية بواسطة مجموعة M. Karplus. من المعروف أن هذا المانع يُظهر سلوكًا ثنائي الحالة ، مع نفس حالة الانتقال التي يتم تمريرها من أجل الطي والتكشف. أظهرت عمليات المحاكاة أنه يمكن ملاحظة مجموعة كبيرة ومتنوعة من مسارات الطي الفردية مع وجود اختلافات هيكلية كبيرة في بعض الأحيان عرض جديد سوف تتوافق. ومع ذلك ، يمكن تحديد مسار التنمية المفضل من الناحية الإحصائية. في هذا الصدد ، كان من الممكن دمج المفهوم القديم والجديد في وجود مشهد طاقة شبيه بالقمع ، ولكن يتم تفضيل مسار معين عليه.

تم تعديل الأرقام من K. Dill et al. (http://www.dillgroup.ucsf.edu).

المؤلفات

براندن ، سي ؛ تووز ، ج. (1999):مقدمة في بنية البروتين (الطبعة الثانية).. Garland Publishing Inc. ، نيويورك ، 89-120 ، ISBN: 0-8153-2305-0 حقوق النشر: 1999 Garland Publishing Inc. ، نيويورك.
ديل ، ك. تشان ، هـ.1997):من Levinthal إلى Pathways إلى قمع. في: هيكل الطبيعة. بيول. . 4, 10-19