Language
Country/Area
No result found
دقة مذهلة: كيف يحدد مؤشر التحول الكيميائي بدقة حلزونات ألفا وصفائح بيتا؟
المبدأ الأساسي لهذه الطريقة هو أن التحول الكيميائي 1Hα عادة ما يتحول إلى الأعلى في حلزونات ألفا (أي إلى يمين طيف الرنين المغناطيسي النووي) وإلى الأسفل في صفائح بيتا (أي إلى يسار طيف الرنين المغناطيسي النووي). (اليسار). ويمكن أيضًا العثور على اتجاهات مماثلة في التحولات الكيميائية الظهرية للكربون 13.جوهر تقنية مؤشر التحول الكيميائي هو أنها تستفيد من خصائص تغيرات التحول الكيميائي لبقايا الأحماض الأمينية في α-helix و β-sheet.
طرق التنفيذ
طريقة CSI هي تقنية تعتمد على الرسم البياني وتستخدم مرشحات رقمية خاصة بالأحماض الأمينية لتحويل كل قيمة تحول كيميائي أساسية معينة إلى مؤشر بسيط ثلاثي الحالات (-1، 0، +1). تصبح المخططات التي تم إنشاؤها بواسطة هذه الطريقة أكثر وضوحًا بصريًا وأسهل للفهم. إذا كان التحول الكيميائي 1Hα لأعلى لبقايا الأحماض الأمينية (بالنسبة لقيمة الملف العشوائي الخاص بالأحماض الأمينية) أكبر من 0.1 جزء في المليون، يتم تعيين البقايا بقيمة -1؛ إذا كان التحول لأسفل أكبر من 0.1 جزء في المليون، يتم تعيين البقايا بقيمة -1. يتم تعيين قيمة + 1؛ إذا كان التغير في التحول الكيميائي أقل من 0.1 جزء في المليون، يتم تعيينه إلى 0.
من خلال رسم مؤشر الحالة الثلاثي هذا على هيئة رسم بياني شريطي، يمكن بسهولة تحديد خيوط بيتا (مجموعات من قيم +1)، وحلزونات ألفا (مجموعات من قيم -1)، وأجزاء الملف العشوائية (مجموعات من قيم 0). تم التعرف عليه.
تساعد هذه المخططات على تحديد البنية الثانوية للبروتين بشكل أسهل. عند تحديد أنواع الهياكل الثانوية، يمكن للملاحظة البسيطة تحديد هياكل مثل سلاسل β و حلزونات α.
تقييم الأداء
وباستخدام التحولات الكيميائية 1Hα فقط وقواعد التجميع البسيطة (مجموعات من ثلاثة أشرطة عمودية أو أكثر لخيوط β وأربعة أشرطة عمودية أو أكثر لخيوط α)، فإن دقة التعرف على البنية عادة ما تكون بين 75% و80%. يعتمد هذا الأداء جزئيًا على جودة مجموعة بيانات الرنين المغناطيسي النووي والتقنية (اليدوية أو المبرمجة) المستخدمة لتحديد البنية الثانوية للبروتين.من خلال الجمع بين أنماط CSI للتحولات الكيميائية 1H و13C، يتم إنشاء مؤشر مركب بدقة تتراوح بين 85% إلى 90%.
ومع تقدم البحث، اكتشف العلماء أنه ليس هناك فقط ارتباط بين التحول الكيميائي للحلزون ألفا والبنية الثانوية، ولكن بنية ورقة بيتا تظهر أيضًا مثل هذه التغييرات في التحول الكيميائي.
الخلفية التاريخية تم وصف العلاقة بين التحول الكيميائي والبنية الثانوية للبروتين لأول مرة في عام 1967 من قبل جون ماركلي وزملائه. مع تطور تكنولوجيا الرنين المغناطيسي النووي ثنائي الأبعاد الحديثة، أصبح من الممكن قياس المزيد من التحولات الكيميائية للبروتين. بحلول تسعينيات القرن العشرين، وبعد جمع ما يكفي من تعيينات التحول الكيميائي لـ 13C و15N، وجد العلماء أن اتجاهات هذه التغيرات في التحول الكيميائي يمكن أن توفر دعماً قوياً لتطوير CSI.العوامل المحددة
على الرغم من أن طريقة CSI لها مزاياها الفريدة، إلا أنها تعاني أيضًا من بعض القيود. ويتأثر أداؤها عندما يكون تعيين التحولات الكيميائية غير مكتمل أو خاطئ. والأمر الأكثر أهمية هو أن هذه الطريقة حساسة للغاية لاختيار قيمة تصحيح الملف العشوائي. بشكل عام، كان أداء طريقة CSI أفضل في تحديد لوالب ألفا (دقة أكثر من 85%) من صفائح بيتا (دقة أقل من 75%). علاوة على ذلك، فإنه يفشل في التعرف على أنواع أخرى من الهياكل الثانوية مثل المنعطفات بيتا.ونتيجة لهذه العيوب، تم اقتراح العديد من الطرق البديلة القائمة على CSI لتوفير طرق أكثر شمولاً لتحديد الهياكل الثانوية.
نطاق التطبيق
منذ أن تم وصفها لأول مرة في عام 1992، تم استخدام طريقة CSI لتوصيف البنية الثانوية لآلاف الببتيدات والبروتينات. إنها تحظى بشعبية كبيرة في المجتمع العلمي لأنها سهلة الفهم ويمكن تنفيذها دون الحاجة إلى برامج حوسبة متخصصة. لقد قامت العديد من برامج معالجة بيانات الرنين المغناطيسي النووي المستخدمة بشكل شائع، مثل NMRView وخوادم الويب المختلفة، بدمج أساليب CSI في أطر الأدوات هذه لتعزيز تطبيقها.
تتمتع هذه الطريقة بآفاق تطبيقية واسعة في مجال أبحاث البروتينات. فهي لا تقتصر على تحديد الهياكل الثانوية فحسب، بل يمكنها أيضًا تعزيز فهمنا واستكشاف وظائف البروتينات. بالنظر إلى المستقبل، هل من الممكن تطوير تقنيات جديدة للتعويض عن أوجه القصور في طريقة CSI؟
