معلومة

7.22 ب: علم البروتينات - علم الأحياء


أهداف التعلم

  • لخص الغرض من البروتينات والطرق المستخدمة فيها

علم البروتيوميات هو دراسة واسعة النطاق للبروتينات ، لا سيما هياكلها ووظائفها. البروتين هو مكمل البروتينات بالكامل ، بما في ذلك التعديلات التي يتم إجراؤها على مجموعة معينة من البروتينات ، التي ينتجها كائن أو نظام. سيختلف هذا مع الوقت والمتطلبات المميزة ، أو الضغوط ، التي تخضع لها الخلية أو الكائن الحي.

بينما تشير البروتينات عمومًا إلى التحليل التجريبي واسع النطاق للبروتينات ، فإنها غالبًا ما تستخدم على وجه التحديد لتنقية البروتين وقياس الطيف الكتلي. بعد علم الجينوم وعلم النسخ ، تعتبر البروتينات هي الخطوة التالية في دراسة النظم البيولوجية. إنه أكثر تعقيدًا بكثير من علم الجينوم في الغالب لأنه في حين أن جينوم الكائن الحي ثابت إلى حد ما ، فإن البروتين يختلف من خلية إلى أخرى ومن وقت لآخر. وذلك لأن الجينات المتميزة يتم التعبير عنها في أنواع خلايا متميزة. هذا يعني أنه حتى المجموعة الأساسية من البروتينات التي يتم إنتاجها في الخلية يجب تحديدها. في الماضي ، كان يتم ذلك عن طريق تحليل الرنا المرسال ، ولكن وجد أن هذا لا يرتبط بمحتوى البروتين. من المعروف الآن أن mRNA لا يترجم دائمًا إلى بروتين. تعتمد كمية البروتين المنتجة لكمية معينة من الرنا المرسال على الجين المنسوخ منه والحالة الفسيولوجية الحالية للخلية.

تؤكد البروتيوميات وجود البروتين وتوفر مقياسًا مباشرًا للكمية الموجودة. لا تسبب الترجمة من mRNA اختلافات فحسب ، بل تتعرض العديد من البروتينات أيضًا لمجموعة متنوعة من التعديلات الكيميائية بعد الترجمة والتي تعتبر بالغة الأهمية لوظيفة البروتين مثل الفسفرة ، والانتشار ، والمثيلة ، والأستلة ، والجليكوزيل ، والأكسدة ، والنتروزيل. تخضع بعض البروتينات لكل هذه التعديلات ، غالبًا في مجموعات تعتمد على الوقت ، مما يوضح بشكل مناسب التعقيد المحتمل الذي يتعين على المرء التعامل معه عند دراسة بنية البروتين ووظيفته.

تمنحنا البروتيوميات عادةً فهماً أفضل للكائن الحي أكثر من علم الجينوم. أولاً ، يعطي مستوى نسخ الجين فقط تقديرًا تقريبيًا لمستوى تعبيره إلى بروتين. قد يتحلل الرنا المرسال الذي يتم إنتاجه بوفرة بسرعة أو يترجم بشكل غير فعال ، مما يؤدي إلى كمية صغيرة من البروتين. ثانيًا ، كما ذكر أعلاه ، تتعرض العديد من البروتينات لتعديلات لاحقة للترجمة تؤثر بشكل عميق على أنشطتها. على سبيل المثال ، بعض البروتينات لا تكون نشطة حتى تصبح فسفرة. ثالثًا ، تؤدي العديد من النصوص إلى ظهور أكثر من بروتين واحد من خلال التضفير البديل أو تعديلات ما بعد الترجمة البديلة. رابعًا ، تشكل العديد من البروتينات معقدات مع بروتينات أخرى أو جزيئات RNA. إنها تعمل فقط في وجود هذه الجزيئات الأخرى. أخيرًا ، يلعب معدل تحلل البروتين دورًا مهمًا في محتوى البروتين.

إحدى الطرق التي يمكن من خلالها دراسة بروتين معين هي تطوير جسم مضاد خاص بهذا التعديل. على سبيل المثال ، هناك أجسام مضادة تتعرف فقط على بروتينات معينة عندما تكون مُفسفرة بالتيروزين ، والمعروفة باسم الأجسام المضادة الخاصة بالفوسفو. هناك أيضًا أجسام مضادة خاصة بالتعديلات الأخرى. يمكن استخدام هذه لتحديد مجموعة البروتينات التي خضعت لتعديل الفائدة. لمزيد من التحديدات الكمية لكميات البروتين ، يمكن استخدام تقنيات مثل ELISAs.

تعمل معظم البروتينات بالتعاون مع بروتينات أخرى. أحد أهداف علم البروتينات هو تحديد البروتينات التي تتفاعل. هذا مفيد بشكل خاص في تحديد الشركاء المحتملين في سلاسل إشارات الخلية. تتوفر عدة طرق لفحص تفاعلات البروتين والبروتين. الطريقة التقليدية هي تحليل الخميرة ثنائي الهجين. تشمل الطرق الجديدة المصفوفات الدقيقة للبروتين ، والانجذاب المناعي ، والكروماتوجرافيا ، متبوعة بقياس الطيف الكتلي ، وقياس التداخل بالاستقطاب المزدوج ، والرحلان الحراري المجهري ، والطرق التجريبية مثل عرض الملتهمة والطرق الحسابية.

من أكثر التطورات الواعدة التي نتجت عن دراسة الجينات والبروتينات البشرية تحديد الأدوية الجديدة المحتملة لعلاج المرض. يعتمد هذا على معلومات الجينوم والبروتينات لتحديد البروتينات المرتبطة بمرض ما ، والتي يمكن لبرامج الكمبيوتر استخدامها كأهداف لعقاقير جديدة. على سبيل المثال ، إذا كان بروتين معين متورطًا في مرض ما ، فإن هيكله ثلاثي الأبعاد يوفر المعلومات لتصميم الأدوية للتدخل في عمل البروتين. الجزيء الذي يناسب الموقع النشط للإنزيم ، ولكن لا يمكن إطلاقه بواسطة الإنزيم ، سيعطل الإنزيم. سيكون فهم البروتين وبنية ووظيفة كل بروتين وتعقيدات تفاعلات البروتين والبروتين أمرًا بالغ الأهمية لتطوير تقنيات التشخيص الأكثر فعالية وعلاجات الأمراض في المستقبل. علاوة على ذلك ، فإن الاستخدام المثير للاهتمام للبروتيوميات هو استخدام واصمات بروتينية محددة لتشخيص المرض. هناك عدد من التقنيات التي تسمح باختبار البروتينات التي يتم إنتاجها أثناء مرض معين ، مما يساعد على تشخيص المرض بسرعة.

النقاط الرئيسية

  • البروتين هو مكمل البروتينات بالكامل ، بما في ذلك التعديلات التي يتم إجراؤها على مجموعة معينة من البروتينات ، التي ينتجها كائن أو نظام.
  • يختلف البروتين باختلاف الوقت والمتطلبات المتميزة ، أو الضغوط ، التي تخضع لها الخلية أو الكائن الحي.
  • تمنحنا البروتيوميات عادةً فهماً أفضل للكائن الحي أكثر من علم الجينوم.

الشروط الاساسية

  • البروتينات: فرع البيولوجيا الجزيئية الذي يدرس مجموعة البروتينات التي يعبر عنها جينوم الكائن الحي.
  • علم الجينوم: دراسة الجينوم الكامل للكائن الحي.
  • قياس الطيف الكتلي: تقنية تحليلية تقيس نسبة الكتلة / الشحنة للأيونات المتكونة عند تأين جزيء أو ذرة ، وتبخيرها ، وإدخالها في فراغ. قد يتضمن مطياف الكتلة أيضًا تكسير الجزيئات إلى شظايا - مما يتيح تحديد هيكلها.


شاهد الفيديو: الأحياء - 3ث - المناعة: المناعة الخلطية المناعة بالأجسام المضادة (كانون الثاني 2022).