در این مقاله از سری مجموعه مقالات مرکز آموزش بیوانفورماتیک نصر ،به معرفی مقدماتی از ساز و کار ملکولی و ساختار پروتئین ها به عنوان یکی از مهمترین ملکول های زیستی خواهیم پرداخت.
پروتئینها ماکروملکولهایی هستند که تمام اعمال مهم در ارگانیسم ها را انجام می دهند از جمله این اعمال انجام واکنشهای بیوشیمیایی، انتقال مواد غذایی و تشخیص و انتقال پیامها است. بنابراین ژنها خزانه اطلاعات و پروتئینها ماشینهای حیات می باشند.
پروتئینها از بهم پیوستن اسیدهای آمینه توسط پیوندهای پپتیدی به صورت یک زنجیره بوجود می آیند. پروتئینها از نظر طول زنجیره (از ۳۰ تا بیش از ۳۰۰۰۰ اسید آمینه) و همچنین ترتیب قرار گرفتن اسیدهای آمینه, با هم متفاوت هستند
پروتئین پیش از بدست آوردن ساختار سه بعدی نهایی از یک ساختار منظم به نام ساختار دوم گذر می کند
پروتئین هایی که ما در طبیعت مشاهده می کنیم از طریق انتخاب طبیعی تکامل یافته اند تا عملی خاص را انجام دهند. عملکرد پروتئین ها به ساختارفضایی آنها بستگی دارد. اسیدهای آمینه که با ترتیبی خاص کنار هم قرار گرفته اند(ساختار اول) با پیچ و تاب خوردن در رو و کنار یکدیگر زیر واحدهایی را می سازند (ساختار دوم) که با استفاده از آنها ساختار فضایی پروتئین ساخته می شود(ساختار سوم) و حتی گاه چند واحد اینچنینی با قرار گرفتن در کنار هم خود ساختمان عظیم تری(ساختمان چهارم) را بوجود می آورند.
اگر هر آنچه از اهمیت و عملکرد پروتئینها می دانیم را وابسته به ساختمان فضایی آن بدانیم، برای درک فعالیت های زیستی پروتئین ها ما علاقمندیم که قادر به شناختن یا پیشگویی ساختمان سه بعدی از روی توالی اسیدهای آمینه باشیم. با وجود تلاش های قابل ملاحظه در طول سالهای گذشته هنوز این امر میسر نیست و مسأله چگونگی تاخوردن توالی اسیدهای آمینه به ساختمان فضایی پروتئین حل نشده باقی مانده است
ساختمان پروتئین ها بطور تجربی بوسیله تکنیک های بلور نگاری پرتوی ایکس و رزنانس مغناطیسی هسته تعیین می شود. در طول 40 سال گذشته ساختمان بیش از 20000 پروتئین شناخته شده است و توالی بیش از 100000 پروتئین مشخص شده است. این موضوع حجم زیادی از اطلاعات را فراهم آورده است که می توان با استفاده از آنها اصول بنیادی ساختمان پروتئین ها را استنتاج کرد.
این اصول درک چگونگی ایجاد ساختمان پروتئین ها ، رابطه ساختمان و عمل و اساس ارتباط خویشاوندی بین پروتئین ها را آسان کرده است.علم ساختمان پروتئین در مرحله شناسایی و طبقه بندی است که در این مرحله ما میتوانیم اجزای شاخص و الگوها را در پروتئین هایی که ساختمان سه بعدی آنها تعیین شده است مشخص کنیم
اولین نتایج ساختمانی بلور نگاری روی پروتئین های کروی در 1958 برای میوگلوبین گزارش شد و مانند یک شوک به کسانی که امیدوار بودند پروتئین ساختمانی ساده داشته باشد و دارای اصول عمومی شبیه به ساختمان ساده و زیبای دی ان ای دو رشته ای باشد، وارد شد. جان کندرو پس از تعیین ساختمان میوگلوبین این ناامیدی در مورد پیچیدگی ساختمان را با جملات زیر بیان کرد : “شاید قابل توجه ترین ویژگی ملکول، پیچیدگی آن و فقدان تقارن باشد که از هر آنچه که بوسیله تئوری ساختمان پروتئین پیش بینی می شد پیچیده تر است
امروزه روشن است که این بی نظمی برای پروتئینها به دلیل اعمال بسیار متنوعشان لازم است. ذخیره اطلاعات و انتقال آنها از طریق دی ان ای ضرورتاً خطی است و ملکول های دی ان ای با محتوای اطلاعاتی مختلف ساختمان کلی یکسانی دارند. بر عکس پروتئین ها باید بوسیله هزاران ملکول متفاوت در سلول بوسیله میانکنش های ساختمان سوم تشخیص داده شوند که این موضوع مستلزم آنست که ساختمان پروتئین ها متنوع و غیر منظم (فاقد نظمی ساده) باشد. علی رغم این نیاز ویژگی های منظمی در ساختمان پروتئین ها وجود دارد که مهم ترینشان ساختمان دوم آنها می باشد
خبر خوب
ورود شما به دنیای پروتئین ها و بیوانفورماتیک پروتئین ها را خوش آمد می گوییم. همراهی شما با مرکز آموزش بیوانفورماتیک نصر افتخاری بزرگ برای ما بوده و هست و شما را در آینده ی نزدیک با جزئیاتی بیشتر در مورد پروتئین ها و ساختارهایشان آشنا خواهیم کرد. به امید موفقیت و شادی و شادمانی نوع بشر در روزهای آتی.
مرکز آموزش بیوانفورماتیک نصر