Language
Country/Area
No result found
لغز العائلات البروتينية الفائقة: كيف تثبت هذه الكائنات الحية القديمة وجود سلف مشترك؟
كانت البروتينات ضرورية لعمل الكائنات الحية طوال تاريخ الحياة. ومن بين هذه البروتينات التي تشكل أساس الحياة، يقدم مفهوم العائلة الفائقة منظورًا مهمًا، ويكشف عن الصلة السلفية المشتركة بين الكائنات الحية. في هذه المقالة سوف تستكشف أسرار العائلات البروتينية وتتعلم كيف توضح الارتباطات بين الكائنات الحية المختلفة.
تعريف عائلة البروتينات
تُعرف العائلة البروتينية بأنها أكبر مجموعة من البروتينات المستنتجة بناءً على سلف مشترك. غالبًا ما يتم استنتاج هذا الأصل المشترك بناءً على المحاذاة البنيوية والتشابه الميكانيكي، على الرغم من أنه في بعض الحالات لا يوجد تشابه واضح في التسلسل بين البروتينات. ومن خلال هذه الترابطات، يتمكن العلماء من تجميع التاريخ التطوري للبروتينات وفهم كيفية تطورها إلى أشكالها الحالية.
طرق لاستنتاج الأصول المشتركة
عند تعريف العائلات البروتينية، يستخدم العلماء ثلاثة مناهج رئيسية: تشابه التسلسل، والتشابه البنيوي، والتشابه الميكانيكي. تتمتع هذه الطرق بمزاياها الخاصة ويمكنها التقاط مستويات مختلفة من الارتباط بين البروتينات.
تشابه التسلسل
في معظم الحالات، يعتبر التشابه بين تسلسلات الأحماض الأمينية المختلفة طريقة شائعة لاستنتاج التشابه. يشير هذا التشابه التسلسلي في كثير من الأحيان إلى إمكانية تكرار الجينات والاختلاف التطوري. ومع ذلك، تواجه هذه الأساليب أيضًا بعض القيود لأن البروتينات المختلفة قد تحتوي على تشابهات تسلسلية غير قابلة للكشف أثناء عملية التطور الطويلة.
على سبيل المثال، في فئة PA من البروتيازات، لا يتم الحفاظ على أي بقايا عبر العائلة العليا، ولا حتى تلك الموجودة في الثالوث التحفيزي.
التشابه البنيوي
البنية أكثر محافظة من الناحية التطورية من التسلسل. قد يكون للعديد من البروتينات ذات البنية المتشابهة إلى حد كبير تسلسلات أحماض أمينية مختلفة تمامًا. وباستخدام برامج المحاذاة البنيوية مثل DALI، يستطيع العلماء النظر إلى البنية الثلاثية الأبعاد للبروتين للعثور على بروتينات أخرى ذات طيات مماثلة. في بعض الحالات، يمكن لهذا النهج أن يحدد التشابهات بين البروتينات التي لا يمكن اكتشافها في التسلسل.
التشابه الميكانيكي
إن الآلية التحفيزية للإنزيم محفوظة بشكل عام ضمن عائلة فرعية، على الرغم من أن خصوصية الركيزة قد تختلف على نطاق واسع. إذا أخذنا فئة PA من البروتينات كمثال، فعلى الرغم من أن بقايا الثالوث التحفيزي خضعت لتطور متباعد، فإن جميع الأعضاء تستخدم آليات مماثلة لإجراء تحفيز نووي تساهمي على البروتينات أو الببتيدات أو الأحماض الأمينية.
الأهمية التطورية للعائلات البروتينية
تمثل العائلات البروتينية الحد الأقصى لأسلافنا المشتركة التي يمكن التعرف عليها حاليًا. إنها أقدم المجموعات التطورية التي تم استنتاجها بناءً على الأدلة المباشرة. توجد أعضاء بعض العائلات الفائقة في جميع ممالك الحياة، مما يشير إلى أن السلف المشترك الأخير لهذه العائلات الفائقة كان موجودًا في السلف المشترك الأخير لجميع أشكال الحياة (LUCA).
التنويع والمحافظة البنيوية
تحتوي معظم البروتينات على مجالات متعددة؛ في الواقع، 66-80% من البروتينات حقيقية النواة وحوالي 40-60% من البروتينات بدائية النواة تحتوي على مجالات متعددة. مع مرور الوقت، اختلطت العديد من المجالات لتشكل العائلات البروتينية المتنوعة التي لدينا اليوم.
خاتمةمن خلال المناقشة أعلاه، حددنا عائلات البروتين الفائقة، والتي لا تعمل على إثراء فهمنا للتطور البيولوجي فحسب، بل توفر أيضًا أدلة مهمة للأبحاث المستقبلية في علوم الحياة. مع تقدم التكنولوجيا، سوف يتعمق فهمنا للبروتينات، مما سيقودنا إلى اكتشاف أسرار الحياة العميقة. وفي هذا السياق، هل تساءلت يومًا عن عدد الألغاز التي لم يتم حلها والتي تركتها لنا هذه المخلوقات القديمة في نهر التطور الطويل؟
