Language
Country/Area
No result found
الهياكل المخفية في الخلايا: كيف تعمل الحلزونات المترافقة على توجيه الوظائف البيولوجية؟
في عملية الحياة، يعد التفاعل بين الجزيئات حجر الزاوية في الوظيفة البيولوجية. من بينها، الملف الملتف عبارة عن شكل هيكلي مذهل موجود في حوالي 5-10٪ من البروتينات. يتكون هذا الهيكل من 2 إلى 7 حلزونات ألفا متشابكة معًا مثل الحبل. لا توفر هذه الحلزونات الاستقرار فحسب، بل تلعب أيضًا دورًا حاسمًا في تنظيم التعبير الجيني والوظائف البيولوجية الأخرى.
تُمكّن الأشكال الحلزونية المترافقة العديد من البروتينات من التفاعل لتكوين هياكل خلوية معقدة.
اكتشاف الحلزونات المترافقة
تم اقتراح مفهوم الحلزون المترافق لأول مرة بشكل مستقل من قبل لينوس بولينج وفرانسيس كريك. في صيف عام 1952، زارت بولين مختبر كريك. ناقش العالمان العديد من المواضيع، وفجأة سأل كريك بولين عما إذا كان قد فكر في مصطلح "الحلزون المترافق". قال بولين إنه فكر في الأمر، ودفعت مثل هذه المحادثات باولين إلى مواصلة دراسة الموضوع بعمق بعد عودته إلى الولايات المتحدة وتقديم بحث طويل لمجلة نيتشر.
وعلى الرغم من أن بحث كريك كان قصيرًا، إلا أنه سبق بحث بولينج، الأمر الذي أثار جدلًا في المجتمع العلمي.
وبعد العديد من المراسلات والمناقشات، أكد مختبر كريك أخيرًا أن الفكرة تم استخلاصها بشكل مستقل من قبل عالمين وأنه لم تحدث سرقة للمعرفة. كانت مساهمة كريك هي اقتراح مفهوم "الحلزون المترافق" وتقديم طريقة رياضية لتحديد بنيته.
البنية الجزيئية
تتكون الحلزونات المترافقة عادةً من نمط متكرر (hxxhcxc) من بقايا الأحماض الأمينية الكارهة للهيدروجين (h) والمشحونة (c)، والمعروفة باسم تكرار سباعي. في هذا التكرار، يتم تسمية المواضع بـ abcdefg، حيث a و d عبارة عن مواضع كارهة للماء والتي يشغلها عادةً الأيسولوسين أو الليوسين أو الفالين. عندما يحتوي التسلسل على هذا النمط المتكرر، وينطوي في بنية ثانوية حلزونية ألفا، تظهر بقايا الهيدروجين الكارهة للماء على شكل "شريط" يلتف حول الحلزون، مشكلًا بنية amphipathic.
يوفر تفاعل الحلزونات المترافقة القوة الدافعة الديناميكية الحرارية التي تحرك تكوين البوليمر.
التأثيرات البيولوجية
تُستخدم الحلزونات المترافقة بشكل أساسي لتعزيز التفاعلات بين البروتينات ومساعدة البروتينات أو المجالات على الارتباط ببعضها البعض. هذه الخاصية ضرورية لمجموعة متنوعة من الوظائف البيولوجية، بما في ذلك اندماج الأغشية، والتباعد الجزيئي، والوظائف المتعلقة بحركة الحويصلة.
اندماج الغشاء
أثناء الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية، يلعب المجال الحلزوني المترافق دورًا مهمًا. عندما يدخل الفيروس إلى الخلايا الإيجابية لـ CD4، يرتبط البروتين السكري gp120 بمستقبل CD4 والمستقبل الأساسي. في هذا الوقت، يشكل gp120 وgp41 مجمعًا ثلاثيًا، ويوجهان أخيرًا اندماج الفيروس وغشاء الخلية من خلال آلية الاقتران. يتم تثبيت تسلسل الببتيد الاندماجي N- الطرفي لـ gp41 في الخلية المضيفة، وبالتالي تحقيق الاندماج. في الآونة الأخيرة، تم تطوير مثبط Fuzeon القائم على منطقة HR2 لمواجهة هذه العملية، بهدف تقليل قدرة فيروس نقص المناعة البشرية على العدوى.
كفاصل جزيئي
تعمل الزخارف الحلزونية المترافقة أيضًا كعوازل بين الكائنات داخل الخلايا. يتم الحفاظ على أطوال هذه المجالات الحلزونية المترافقة جزيئيًا، وهي تمنع بشكل حاسم تفاعلات مجال البروتين. على سبيل المثال، يعد بروتين Omp-α مثالًا نموذجيًا، والذي يحافظ على المسافة بين المكونات من خلال اللوالب المترافقة.
التصميم والتطبيق
يوفر التصميم الحلزوني المترافق طريقة لحل مشاكل طي البروتين. من خلال دراسة الحلزون المترافق لـ GCN4، أنشأ العلماء قواعد نحوية يمكنها التنبؤ بشكل فعال بحالة قليل القسيمات بناءً على تسلسل الأحماض الأمينية. وهذا يتيح تطبيق الحلزونات المترافقة في تركيب الهياكل النانوية، وبالتالي تعزيز تطوير أنظمة جديدة لتوصيل الدواء.
باستخدام وظيفة الحلزونات المترافقة، يقوم العلماء بتطوير آليات أكثر دقة لتوصيل الدواء لتحسين الكفاءة العلاجية.
من خلال البحث المتعمق حول بنية الحلزونات المترافقة، فإن إمكانات التطبيق في مجالات الطب والهندسة الحيوية وتكنولوجيا النانو وغيرها من المجالات ستستمر بلا شك في التوسع في المستقبل. كيف يمكننا استخدام هذا الهيكل الغامض لإعادة تشكيل فهمنا لكيفية سير الحياة؟
