Language
Country/Area
No result found
الماسك غير المرئي: كيف يمكن للتضخيم الديناميكي أن تختفي الأخطاء؟
في التفاعلات الكيميائية الحيوية ، المدرسة الديناميكية هي آلية لتصحيح الخطأ ، والمفهوم الذي اقترحه جون هوبفيلد وجاك نينو.تشير دراستهم إلى أنه أثناء تفاعل الإنزيم ، تكون الانتقائية بين المنتجات الصحيحة والمنتجات الخاطئة أعلى بكثير مما يتوقع استنتاجه بناءً على الفرق في طاقة التنشيط.هذا الاكتشاف لم يسمح لنا فقط بإعادة التفكير في دقة التوليف الجزيئي الحيوي ، ولكن أيضًا تحدى فهمنا لمعدلات الأخطاء الكيميائية الحيوية.
التعليم الديناميكي تقدم خطوات لا رجعة فيها ، مما يجعل من السهل على رد الفعل الوسيطة للمنتجات الخاطئة الخروج من مسار التفاعل مقدمًا.ببساطة ، إذا كانت خطوة الخروج التي لا رجعة فيها سريعة بالنسبة للخطوة التالية في مسار التفاعل ، فيمكن تحسين خصوصية المنتج الصحيح بشكل كبير.يمكن تكرار هذه العملية عدة مرات لزيادة تعزيز الخصوصية ، ولكن في نفس الوقت ستقلل من معدلات الإنتاج.
على سبيل المثال ، إذا كان خط الإنتاج الذي ينتج الأدوية ينتج أحيانًا صناديق فارغة ولا يمكننا ترقية الخط ، فيمكننا جعل الصناديق الفارغة أكثر سهولة عن طريق وضع مروحة عملاقة في نهاية الخط (مع خروج أعلى معدل) ، وبالتالي زيادة نسبة المربع الكامل.
ومع ذلك ، هناك ما يسمى مفارقة من الخصوصية في تخليق البروتين.عندما يتطابق الريبوسوم مع الثدي المضاد للعبدية الكود إلى رمز مرنا ، يكون معدل الخطأ مرتفعًا إلى 10^-4 ، مما يعني أن الريبوسومات يمكن أن تتطابق دائمًا مع التسلسلات التكميلية بشكل صحيح.يلاحظ هوبفيلد أن هذا يرجع إلى أن الفرق بين المصفوفة الصحيحة والخطأ خفية للغاية وبالتالي لا يمكن تحديدها إلا من خلال اختلافات الطاقة.
معدل الخطأ هذا غير ممكن في آلية خطوة واحدة.
الحل هو تصحيح ديناميكي ، والذي يقدم خطوات لا رجعة فيها عن طريق تطبيق الطاقة ، وبالتالي تغيير ديناميات التفاعل.على سبيل المثال ، أثناء شحن الأحماض الأمينية لـ TRNA ، يستخدم Synthetase الحمض النووي للأحماض الأمينية حالات وسيطة عالية الطاقة لتحسين دقة التفاعل.
بالإضافة إلى ذلك ، في العمليات الكيميائية الحيوية الأخرى مثل إعادة التركيب المتماثل ، سيتم تجميع بروتينات RECA على طول الحمض النووي للبحث عن تسلسل الحمض النووي المتماثل ، ويتم تطبيق التصحيح الديناميكي أيضًا في هذه العملية.هذا يشير إلى أن التعليم الديناميكي ليس عملية معزولة ، ولكن مجموعة من الشبكات الكيميائية الحيوية المترابطة.
في بعض آليات إصلاح الحمض النووي ، تكون بوليمرات الحمض النووي قادرة على التعرف على النيوكليوتيدات الخاطئة على الفور.
من الناحية النظرية ، يمكن تحقيق هذا السلوك من خلال العديد من الشبكات الكيميائية الحيوية المختلفة ، وعلى نطاق واسع ، تظهر المدارس الديناميكية قريبة من وقت الانتهاء من الشكل العالمي.بالإضافة إلى ذلك ، يرتبط التركيب الطوبولوجي لهذه العملية ارتباطًا وثيقًا بتحسين الخصوصية.
لا يؤدي اكتشاف التصحيح الديناميكي إلى تعميق فهمنا لعمليات الحياة فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى سلسلة من الأبحاث حول كيفية تحسين هذه العمليات.قد يسمح لنا تطوير العلوم والتكنولوجيا باستكشاف هذه الآليات الكيميائية الحيوية بشكل أعمق في المستقبل ، وحتى إيجاد فرص للتطبيقات العملية في مجالات الرعاية الطبية والتكنولوجيا الحيوية.
فكر بشكل أكبر ، كيف يمكننا استخدام مبادئ العمليات الكيميائية الحيوية لتحسين جودة الحياة البشرية وتقليل معدل الخطأ في عالم الهندسة الحيوية باستمرار؟
