Language
Country/Area
No result found
من مكافحة الفيروسات إلى انقسام الخلايا: ما هي الأدوار المدهشة التي تلعبها الحلزونات المترافقة في علم الأحياء؟
الحلزون المترافق هو سمة هيكلية في البروتينات، ويتكون من 2-7 حلزونات ألفا ملفوفة معًا مثل الحبل. تم العثور على هذا الهيكل في حوالي 5-10٪ من البروتينات ويخدم مجموعة متنوعة من الوظائف. باعتبارها واحدة من التفاصيل الأكثر شمولاً للتفاعلات بين البروتينات، تلعب الحلزونات المترافقة دورًا أساسيًا في الأبحاث البيولوجية.
رحلة الاستكشاف
لقد أثار مفهوم الحلزون المقترن جدلاً في أبحاث الكيراتين ألفا. توصل لينوس بولينج وفرانسيس كريك بشكل مستقل إلى هذا الاستنتاج في نفس الوقت تقريبًا. وفي صيف عام 1952، زارت بولين مختبر كريك البريطاني، وتبادل الطرفان مواضيع مختلفة. عندما سأل كريك بولين عما إذا كان قد فكر في الحلزونات المترافقة، قال بولين إنه فكر في هذه المسألة. بعد ذلك، واصلت بولين أبحاثها في هذا المجال بعد عودتها إلى الولايات المتحدة وقدمت مخطوطة طويلة لمجلة نيتشر في أكتوبر.
"تكشف دراسة الحلزونات المترافقة عن العلاقة العميقة بين بنية البروتين ووظيفته."
اعتقد كريك أن بولينج قد سرق فكرته، وبعد بضعة أيام قدم أيضًا مقالًا أقصر لمجلة Nature. في النهاية، وبعد المراسلات والجدل المتكرر، ادعى مختبر كريك أن كليهما توصلا إلى النتيجة بشكل مستقل وأنه لم تحدث سرقة فكرية.
البنية الجزيئية
تحتوي الحلزونات المترافقة عادةً على نمط متكرر من hxxhcxc، وهو تكرار لبقايا الأحماض الأمينية الكارهة للماء (h) والمشحونة (c) المعروفة باسم تكرارات سباعي الببتيد. في تكرارات السباعي الببتيد، عادة ما تشغل المواضع a و d أحماض أمينية كارهة للماء مثل الأيسولوسين، الليوسين، أو الفالين. يؤدي طي هذه التسلسلات المتكررة إلى بنية حلزونية α إلى إنشاء "شريط" من المخلفات الكارهة للماء من حلزونات α المتشابكة، مما يشكل بنية amphipathic.
"إن التغليف المحكم للحلزون المترافق يوفر له قوة دافعة ديناميكية حرارية قوية."
يمكن أن يكون ترتيب حلزونات ألفا متوازيًا أو مضادًا للتوازي، وعادةً ما يأخذ شكل الملف الفائق الأيسر. على الرغم من أنه أمر غير شائع، إلا أنه لا يزال من الممكن ملاحظة وجود أعداد صغيرة من الحلزونات المترافقة اليمنى في الطبيعة وفي البروتينات المصممة.
الأدوار البيولوجية
نظرًا لأن الهياكل الحلزونية المترافقة تنتشر عبر مجموعة متنوعة من البروتينات، فإنها تساعد في أداء وظائف مختلفة في الخلايا، والغرض الرئيسي هو تعزيز التفاعلات بين البروتينات وإبقائها أو مناطقها متصلة. تشمل خصائص هذه الوظائف دمج الأغشية، والتباعد الجزيئي، ووضع العلامات على القلة، وحركة الحويصلة، والبنية الخلوية، من بين وظائف أخرى.
اندماج الغشاء
تلعب المجالات الحلزونية المترافقة دورًا مهمًا في الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية. يدخل الفيروس إلى الخلايا الإيجابية لـ CD4 عندما ترتبط ثلاث وحدات فرعية من gp120 بمستقبل CD4 والمستقبل الأساسي. يرتبط gp120 وgp41 ببعضهما البعض من خلال قوى فان دير فالس. أخيرًا، يتم تثبيت تسلسل الببتيد الاندماجي عند الطرف N لـ gp41 على الخلية المضيفة، ومن خلال آلية محملة بنابض، يكون الفيروس وغشاء الخلية قريبين بدرجة كافية لتعزيز الاندماج.
كفاصل جزيئي
يمكن أيضًا أن يكون هيكل الحلزون المترافق بمثابة فاصل جزيئي داخل الخلية، ويتم الحفاظ على طوله بدرجة كبيرة. تتمثل وظيفة هذه الفواصل في منع التفاعلات غير المرغوب فيها بين مناطق البروتين أو التوسط في حركة الحويصلات داخل الخلية. على سبيل المثال، Omp-α في T. maritima هو مثال على ذلك.
كعلامة قليلة القسيم
نظرًا لتفاعلاتها المحددة، يمكن استخدام الحلزونات المترافقة كـ "علامات" لتثبيت أو تعزيز حالات قليلة القسيم. وقد أظهرت الدراسات أن التفاعل بين الحلزونات المترافقة يمكن أن يدفع بلمرة الوحدات الفرعية BBS2 وBBS7 من BBSome.
التطبيقات الطبية الحيوية
تم استخدام الحلزونات المترافقة، باعتبارها وحدات بناء ذات تصميم بسيط ووظائف متعددة الاستخدامات، في تطوير العديد من الهياكل النانوية في السنوات الأخيرة. لديهم قيمة محتملة في مجالات مثل توصيل الأدوية، وتجديد الأنسجة، وطي البروتين، والمزيد.
"يمكن أن توفر الحلزونات المترافقة الاستقرار والنوعية لأنظمة توصيل الدواء، مما يعزز التأثيرات العلاجية."
بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام قدرة الحلزون المترافق على احتكار القلة يمكن أن يزيد من عرض المستضد في اللقاح، وبالتالي تحسين فعاليته. ومع ذلك، لا تزال هناك حاجة إلى مواصلة الاستكشاف والبحث للتغلب على تحديات الاستقرار.
من استراتيجيات الاستجابة المضادة للفيروسات إلى تنسيق عمليات انقسام الخلايا، لا يمكن تجاهل أهمية الحلزونات المترافقة في علوم الحياة. في المستقبل، قد تفتح لنا التطبيقات المحتملة لهذا الهيكل المزيد من أسرار الحياة. هل أنت مستعد لاستكشاف هذا الاحتمال الذي لا نهاية له؟
