معلومة

الفرق بين طريقتي إعادة إنتاج الجلايسين


أنا في حيرة من أمري لأنني أرى الآن طريقتين مختلفتين لتمثيل حمض الجلايسين الأميني. بينما أفهم الطريقة الأولى للتمثيل الطريقة الثانية التي لا أفهمها على الإطلاق. أعتقد أن كلاهما يمثل نفس الحمض الأميني ولكني أرى أن بعض المكونات غائبة في الطريقة الثانية (لا يوجد COOH ولا كربون). أود أن أعرف التفسير.

هذه هي الطريقة الأولى (والأبسط):

وهذا هو الشكل الذي لا أفهمه:


الطريقة الأولى للتمثيل هي الطريقة العادية ، حيث يتم عرض جميع المجموعات ، بما في ذلك الكربون والهيدروجين.

الطريقة الثانية هي "الشكل الهيكلي" ، حيث كل انحناء في الخط يعني مجموعة الكربون ، وذرات الهيدروجين المرتبطة بالكربون متضمنة. قد يبدو تخيل الأمر صعبًا بعض الشيء ، ولكنه أسهل وأسرع عندما تأتي إلى مجموعات أكبر.

تحقق من هذا.


يتجاهل المخطط الهيكلي ملصقات ذرات الكربون. يتضمن هيكل لويس للجليسين ذرات الكربون ويجعل بنية NH2 و COOH أكثر وضوحًا أيضًا ؛


الفرق بين علم الصوتيات وعلم الأصوات

علم الأصوات وعلم الأصوات مجالان فرعيان من علم اللغة الذي يدرس الأصوات في اللغة. نظرًا لأن كلا المجالين مرتبطان بإنتاج الصوت ، فإن الكثير من الناس لا يفهمون الفرق بين علم الأصوات وعلم الأصوات. ال الفرق الرئيسي بين علم الأصوات وعلم الأصوات هو ذلك علم الصوتيات هو دراسة أصوات الكلام بينما علم الأصوات هو دراسة الأصوات ، وخاصة أنماط الأصوات المختلفة في لغات مختلفة.


الملخص

تؤثر بقايا N-terminal على استقرار البروتين من خلال مسارات N-degron. استخدمنا تحديد الاستقرار لمصطلح N البشري للكشف عن ميزات إضافية متعددة لمسارات N-degron. بالإضافة إلى الكشف عن الخصائص الموسعة لليغازات UBR E3 ، قمنا بتمييز مجمعين مرتبطين Cullin-RING E3 ligase ، Cul2 ZYG11B و Cul2 ZER1 ، والتي تعمل بشكل متكرر لاستهداف جلايسين N- طرفي. يتم استنفاد درونات الجلايسين N- الطرفية في N-termini الأصلية ولكن يتم إثرائها بقوة في مواقع انقسام كاسباس ، مما يشير إلى أدوار محولات الركيزة ZYG11B و ZER1 في تدهور البروتين أثناء موت الخلايا المبرمج. علاوة على ذلك ، تم العثور على ZYG11B و ZER1 للمشاركة في مراقبة جودة ن- البروتينات الميريستويلية ، حيث يتم تعريض ديجرونات الجلايسين الطرفي من النيتروجين بشكل مشروط بعد فشل ن-مريستول. وبالتالي ، فإن مسار N-degron الإضافي المخصص للجليسين ينظم استقرار بروتينات الميتازوان.

يعد نظام يوبيكويتين-بروتيازوم (UPS) هو الطريق الرئيسي الذي تحقق من خلاله الخلايا حقيقية النواة تحللًا انتقائيًا للبروتين (1). يتم توفير خصوصية هذا النظام بواسطة E3 ubiquitin ligases ، والتي تم تشفير أكثر من 600 منها في الجينوم البشري. تتعرف Ligases E3 على عناصر تسلسل معينة ، تُعرف باسم Degrons ، الموجودة في بروتينات الركيزة (2). ومع ذلك ، على الرغم من أن المعرفة التفصيلية لخصوصية E3 ligases للدرجونات ستكون ضرورية لتحقيق فهم على مستوى الأنظمة لـ UPS ، فإن معرفتنا الحالية بزخارف الديغرون لا تزال متناثرة بشكل ملحوظ (3).

كانت الدرجات الأولى التي تم اكتشافها موجودة عند الطرف N للبروتينات (4). يتم استهداف الدرجات النونية الطرفية بواسطة مسارات N-degron [المعروفة سابقًا باسم مسارات القاعدة N-end (5)] ، والتي يوجد منها فرعين رئيسيين: مسار Arg / N-degron ، والذي من خلاله تستهدف Ligases E3 لعائلة UBR والتي يتم إنشاؤها عادةً من خلال الانقسام المحلّل للبروتينات (6, 7) ، ومسار Ac / N-degron ، والذي من خلاله يتم استهداف البروتينات الحاملة للأسيتيل N-termini للتحلل بواسطة E3 ligase MARCH6 (المعروف أيضًا باسم TEB4) (8, 9). بالإضافة إلى ذلك ، تم وصف مسار Pro / N-degron مؤخرًا ، والذي من خلاله تتحلل البروتينات التي تحتوي على بقايا برولين طرفي N بواسطة مجمع GID E3 ligase (الشكل S1) (10). من الناحية النظرية ، تتمتع هذه المسارات بالقدرة على استهداف غالبية البروتينات الخلوية ، ولكن لا يزال مدى تأثيرها على استقرار البروتين في السياق الفسيولوجي غير واضح. على سبيل المثال ، فإن فقدان إنزيمات N-terminal acetyltransferase (NAT) له تأثير ضئيل على استقرار البروتين في الخميرة (11) ، والذي يتعارض مع الدور الواسع لمسار Ac / N-degron.

سابقًا ، قمنا بتعديل نظام استقرار البروتين العالمي (GPS) (12) لتطوير طريقة عالية الإنتاجية لوصف أشكال الديغرون في البروتينات البشرية (13). يعتمد هذا النهج على ناقل التعبير الفيروسي البطيء الذي يشفر اثنين من البروتينات الفلورية: DsRed ، الذي يعمل كمرجع داخلي ، والبروتين الفلوري الأخضر (GFP) المدمج في ببتيد قصير الاهتمام ، والذي يتم ترجمته من موقع دخول الريبوسوم الداخلي (IRES) ). نظرًا لأنه يتم التعبير عن كل من DsRed وبروتين الانصهار GFP- الببتيد من نفس النسخة ، يمكن استخدام نسبة GFP / DsRed لتحديد تأثير تسلسل الببتيد على استقرار GFP (13). لقد استغلنا تقنية يوبيكويتين الانصهار (4) لتكييف نهج "GPS-peptidome" هذا للبحث عن أشكال ديغرون الطرفية N. وبالتالي قمنا بفحص مباشرة مساهمة المتواليات الطرفية N في استقرار البروتين في الخلايا البشرية.


تكييف هواء فعال

يركز التكييف الفعال (أو التكييف الآلي) على استخدام التعزيز أو العقوبة لزيادة أو تقليل السلوك. من خلال هذه العملية ، يتم تكوين ارتباط بين السلوك وعواقب هذا السلوك.

تخيل أن مدربًا يحاول تعليم كلب إحضار الكرة. عندما يطارد الكلب الكرة ويلتقطها بنجاح ، يتلقى الكلب المديح كمكافأة. عندما يفشل الحيوان في استرداد الكرة ، يمتنع المدرب عن الثناء. في النهاية ، يشكل الكلب ارتباطًا بين سلوك جلب الكرة وتلقي المكافأة المطلوبة.

على سبيل المثال ، تخيل أن مدرسًا في المدرسة يعاقب طالبًا على التحدث دون تغيير من خلال عدم السماح للطالب بالخروج للاستراحة. نتيجة لذلك ، يشكل الطالب ارتباطًا بين السلوك (التحدث خارج الدور) والنتيجة (عدم القدرة على الخروج للخارج لقضاء عطلة). نتيجة لذلك ، يقل السلوك الإشكالي.

يمكن أن يؤثر عدد من العوامل على سرعة تعلم الاستجابة وقوة الاستجابة. كم مرة يتم تعزيز الاستجابة ، المعروف باسم جدول التعزيز ، يمكن أن يلعب دورًا مهمًا في مدى سرعة تعلم السلوك ومدى قوة الاستجابة. يمكن أن يكون لنوع المعزز المستخدم أيضًا تأثير على الاستجابة.

على سبيل المثال ، في حين أن جدول النسبة المتغيرة سيؤدي إلى معدل استجابة مرتفع وثابت ، فإن الجدول الزمني المتغير سيؤدي إلى معدل استجابة بطيء وثابت.

بالإضافة إلى استخدامها لتدريب الأشخاص والحيوانات على الانخراط في سلوكيات جديدة ، يمكن أيضًا استخدام التكييف الفعال لمساعدة الأشخاص على التخلص من السلوكيات غير المرغوب فيها. باستخدام نظام المكافآت والعقوبات ، يمكن للناس أن يتعلموا التغلب على العادات السيئة التي قد يكون لها تأثير سلبي على صحتهم مثل التدخين أو الإفراط في الأكل.


مقدمة

غالبًا ما يتم التعامل معهم بشكل منفصل في أجزاء مختلفة من الدورة التدريبية. في الواقع ، فإن المبادئ التي تحكم تنظيم الهيكل ثلاثي الأبعاد مشتركة بينها جميعًا ، لذلك سننظر فيها معًا.

  1. أحادي السكاريد - للكربوهيدرات
  2. النوكليوتيدات - للأحماض النووية
  3. الأحماض الأمينية - للبروتينات

سنصف ميزات المونومرات التمثيلية ، ونرى كيف تنضم المونومرات لتشكيل بوليمر.

سننظر بعد ذلك في المونومرات في كل نوع رئيسي من الجزيئات الكبيرة لنرى المساهمات الهيكلية المحددة التي تأتي من كل منها.

سيتم بعد ذلك النظر في الهيكل ثلاثي الأبعاد لكل نوع من الجزيئات الكبيرة على عدة مستويات من التنظيم.

سنبحث في التفاعلات الجزيئية وكيف يلعب التكامل الهيكلي دورًا فيها.

إن قصص البروتينات والسكريات الأحادية والنيوكليوتيدات هي مجرد اختلافات في نفس الموضوع. لذلك ستحتاج إلى تعلم نمط واحد فقط ، ثم تطبيق هذا النمط على الأنظمة الأخرى.

سنختتم هذا القسم من الدورة مع الأخذ في الاعتبار تغيير التشبع وإعادة التشبع - القوى المشاركة في فقدان البنية الأصلية للجزيء الكبير (أي هيكله الطبيعي ثلاثي الأبعاد) ، وكيف يمكن استعادة هذا الهيكل بمجرد فقده. .

النقطة الرئيسية للجزء الأول من هذه المادة هي: أن الوحدات أحادية الجزيئات الحيوية لها رؤوس وذيول. عندما تأخذ البوليمر بأزياء من الرأس إلى الذيل ، فإن البوليمر الناتج يكون له رؤوس وذيول أيضًا.

هذه الجزيئات هي قطبية [قطبية: لها نهايات مختلفة] لأنها تتشكل بواسطة تكاثف المونومرات القطبية من الرأس إلى الذيل. دعونا نلقي نظرة على الفئات الثلاث الرئيسية للجزيئات الكبيرة لنرى كيف يعمل هذا ، ولنبدأ بالكربوهيدرات.

تتبلمر السكريات الأحادية لإنتاج السكريات.

الجلوكوز هو أحادي السكاريد النموذجي. يحتوي على نوعين مهمين من المجموعة الوظيفية: مجموعة كربونيل (ألدهيد في الجلوكوز ، وبعض السكريات الأخرى تحتوي على مجموعة كيتون بدلاً من ذلك). مجموعات الهيدروكسيل على الكربون الآخر. هذا ما تحتاج لمعرفته حول الجلوكوز ، وليس هيكله التفصيلي.

يوجد الجلوكوز في الغالب في الهياكل الحلقية. (يضيف 5-OH عبر الرابطة المزدوجة لأكسجين الكربونيل.) وهذا ما يسمى بـ hemiacetal الداخلي. يمكن أن تغلق الحلقة بإحدى طريقتين ، مما يؤدي إلى ظهور أشكال شاذة ، و- OH لأسفل (شكل ألفا) و -أعلى (شكل بيتا)

يختلف الكربون الشاذ (الكربون الذي يرتبط به -OH) اختلافًا كبيرًا عن الكربون الآخر. (ملاحظة: من السهل التقاطه لأنه الكربون الوحيد الذي يحتوي على اثنين من الأكسجين - الحلقة والهيدروكسيل - متصلان).

تمتلك الكربونات الشاذة الحرة التفاعل الكيميائي للكربونيل لأنها تقضي جزءًا من وقتها في شكل سلسلة مفتوحة. يمكنهم تقليل المحاليل القلوية للأملاح النحاسية. لذلك تسمى السكريات المحتوية على كربون شاذ حرة السكريات المختزلة. تتكون بقية الكربوهيدرات من الكربون العادي ومجموعات -OH العادية. النقطة المهمة هي أن السكاريد الأحادي يمكن اعتباره ذا قطبية ، حيث يتكون أحد طرفيه من الكربون الشاذ ، ويتكون الطرف الآخر من باقي الجزيء.

يمكن أن تتبلمر السكريات الأحادية بإزالة عناصر الماء

إذا تفاعلت مجموعتان شاذة من الهيدروكسيل (تكاثف من الرأس إلى الرأس) ، فإن المنتج ليس له نهاية مختزلة (لا يوجد كربون شاذ حر). هذا هو الحال مع السكروز

نظرًا لأن معظم السكريات الأحادية تحتوي على أكثر من هيدروكسيل واحد ، فإن الفروع ممكنة وهي شائعة. ينتج عن الفروع جزيء أكثر إحكاما. إذا كانت أطراف الفرع هي المواقع التفاعلية ، فإن المزيد من الفروع توفر مواقع تفاعلية أكثر لكل جزيء.

دعنا ننتقل الآن إلى النيوكليوتيدات والأحماض النووية.

تتبلمر النيوكليوتيدات لإنتاج أحماض نووية.

  1. فوسفات.
  2. أحادي السكاريد.
    • ريبوز (في الريبونوكليوتيدات)
    • Deoxyribose ، الذي يفتقر إلى 2 '-OH (في deoxyribonucleotides)
    إن وجود أو عدم وجود 2 '-OH له أهمية هيكلية سيتم مناقشتها لاحقًا.
  3. قاعدة.

اعلم أن اليوراسيل والثيمين متشابهان جدًا ولا يختلفان إلا في مجموعة الميثيل.

أنت بحاجة إلى معرفة ما هي البيورينات وأيها بيريميدين ، وما إذا كانت البيورينات أو بيريميدين لها حلقة واحدة. تتعلق أسباب معرفة هذه النقاط بالطريقة التي تتفاعل بها البيورينات والبيريميدين في الأحماض النووية ، والتي سنغطيها قريبًا.

تتبلمر النيوكليوتيدات بإزالة عناصر الماء

  • النهاية بمجموعة مجانية مقاس 5 بوصات (من المحتمل أن يكون الفوسفات مرفقًا بها) وهذا يسمى نهاية 5.
  • نهاية مع مجموعة مجانية 3 'وهذا يسمى نهاية 3'.

لنلقِ نظرة على قواعد كتابة متواليات النيوكليوتيدات في الأحماض النووية. يتم اختصار القواعد بالأحرف الأولى من اسمها: A و C و G و U أو T. U توجد عادةً في RNA فقط ، وعادةً ما توجد T في DNA فقط. لذا فإن وجود U مقابل T يميز بين RNA و DNA في تسلسل مكتوب.

تتم كتابة التسلسلات بحيث يكون الطرف 5 على اليسار والنهاية 3 على اليمين ما لم يتم تحديد خلاف ذلك على وجه التحديد.

لا تظهر مجموعات الفوسفات عادة إلا إذا أراد الكاتب لفت الانتباه إليها. التمثيلات التالية كلها متكافئة.

(لاحظ أنه في السطر الأخير يتم كتابة التسلسل بترتيب عكسي ، لكن النهايات محددة بشكل مناسب.)

الفروع ممكنة في الحمض النووي الريبي ولكن ليس في الحمض النووي. يحتوي الحمض النووي الريبي على 2 '-OH ، حيث يمكن أن يحدث التفرع ، بينما لا يحدث ذلك في الحمض النووي. التفرع هو أمر غير مألوف للغاية ومن المعروف أنه يحدث فقط أثناء تعديل الحمض النووي الريبي ["الوهق"] ، ولكن ليس في أي نوع من أنواع الحمض النووي الريبي المكتمل.

تتبلمر الأحماض الأمينية لتكوين عديد ببتيدات أو بروتينات.

الأحماض الأمينية التي تحدث بشكل طبيعي نشطة بصريًا ، حيث تحتوي على أربع مجموعات مختلفة مرتبطة بكربون واحد ، (الجلايسين هو استثناء ، يحتوي على اثنين من الهيدروجين) ولها التكوين L.

توفر مجموعات R من الأحماض الأمينية أساسًا لتصنيف الأحماض الأمينية. هناك العديد من الطرق لتصنيف الأحماض الأمينية ، ولكن إحدى الطرق المفيدة جدًا هي على أساس مدى جودة أو سوء تفاعل مجموعة R مع الماء

  1. الفئة الأولى هي مجموعات R الكارهة للماء والتي يمكن أن تكون أليفاتية (مثل مجموعة ميثيل الألانين) أو عطرية (مثل مجموعة فينيل من فينيل ألانين).
  2. الفئة الثانية هي مجموعات R المحبة للماء والتي يمكن أن تحتوي على مجموعات وظيفية قطبية محايدة (مثل -OH لسيرين) أو مجموعات وظيفية مؤينة (مثل COOH للأسبارتات).

تتبلمر الأحماض الأمينية بإزالة عناصر الماء

  • نهاية بمجموعة أمينية مجانية تسمى المحطة الأمينية أو N-terminal.
  • نهاية بمجموعة كربوكسيل حرة تسمى محطة الكربوكسيل أو محطة سي.

اصطلاحات لكتابة تسلسل الأحماض الأمينية.

عادةً ما تُستخدم اختصارات الأحماض الأمينية في معظم الاختصارات المكونة من ثلاثة أحرف بديهية ، مثل gly for glycine ، و asp للأسبارتاتي ، وما إلى ذلك.

يوجد أيضًا نظام اختصار مكون من حرف واحد أصبح أكثر شيوعًا. العديد من الاختصارات المكونة من حرف واحد واضحة ومباشرة ، على سبيل المثال: G = glycine L = leucine H = histidine

يحتاج البعض الآخر إلى القليل من الخيال لتبرير ذلك: F = phenylalanine ("ph" يبدو مثل "F"). Y = tyrosine (تم استخدام T للثريونين ، لذلك نكتفي بالحرف الثاني في الاسم). D = الأسبارتات (D هو الحرف الرابع في الأبجدية ، والأسبارتات يحتوي على أربعة ذرات كربون).

لا يزال من الصعب تبرير البعض الآخر: W = التربتوفان (النصف السفلي من الحلقتين العطريتين يبدو نوعًا ما مثل "W"). K = ليسين (إذا كنت تستطيع التفكير في فكرة جيدة لهذا ، فأخبرنا!)

سؤال: ماذا تعتقد أن "س" تمثل؟

يجب أن تدرك أن هذا أصبح أكثر شيوعًا ، ويجب أن يكون لديك عقلية التقاطه عندما تتعرض له ، بدلاً من المقاومة.

تتم كتابة التسلسلات مع الطرف N إلى اليسار والطرف C إلى اليمين.

على الرغم من أن مجموعات R لبعض الأحماض الأمينية تحتوي على مجموعات أمينية وكربوكسيل ، إلا أن عديد الببتيدات المتفرعة أو البروتينات لا تحدث.

يسمى تسلسل وحدات المونومر في جزيء ضخم بالبنية الأولية لهذا الجزيء الكبير. كل جزيء معين له هيكل أساسي فريد.

بهذا نختتم نظرنا في العلاقة بين هياكل البوليمرات البيولوجية ووحداتها الأحادية. سيتم تناول التخليق الحيوي لهذه الجزيئات الكبيرة في المحاضرات اللاحقة. لنبدأ الآن في دراسة الأشكال ثلاثية الأبعاد لهذه الجزيئات الكبيرة في المحلول والقوى المسؤولة عن هذه الأشكال. لقد أتضح أن

التكرار المنتظم لوحدات المونومر التي لها نفس الحجم وتؤدي نفس الزوايا الضيقة إلى البوليمرات الحلزونية (الحلزونية).

إذا كان من الممكن تثبيت هذه المروحيات عن طريق تفاعلات داخلية أو بين جزيئات مناسبة ، فستستمر في الحل ، وستتوفر كعناصر أكثر الهياكل الدقيقة المعقدة.

فقط ما هو الحلزون؟ يتكون الهيكل الحلزوني من وحدات متكررة تقع على جدار الأسطوانة بحيث يكون الهيكل متراكبًا على نفسه إذا تم تحريكه على طول محور الأسطوانة.

يشبه اللولب حلزونيًا أو لولبًا. التعرج هو حلزون منحل.

يمكن أن تكون الحلزونات في اليد اليمنى أو اليسرى. والفرق بينهما أن:

تتقدم الحلزونات أو المسامير اللولبية اليمنى (تبتعد) إذا تم تدويرها في اتجاه عقارب الساعة. أمثلة: المسمار القياسي ، الترباس ، غطاء الجرة. تتقدم الحلزونات أو المسامير اللولبية اليسرى (تتحرك بعيدًا) إذا تم تدويرها في عكس اتجاه عقارب الساعة. مثال: بعض صواميل العروة السيارات.

التنظيم الحلزوني هو مثال على الهيكل الثانوي. تستمر هذه المطابقات الحلزونية للجزيئات الكبيرة في المحلول فقط إذا استقرت. ما الذي يمكن أن يحقق هذا الاستقرار؟

عادة ما يتم الحفاظ على الحلزونات البيولوجية المستقرة بواسطة روابط هيدروجينية.

الحلزونات في الكربوهيدرات.

يمثل النشا (أميلوز) هذه البنية.

لا يكون حلزون النشا مستقرًا جدًا في حالة عدم وجود تفاعلات أخرى (اليود ، الذي يشكل مركبًا أرجوانيًا مع النشا ، يعمل على استقرار حلزون النشا) ، وعادةً ما يتبنى تشكيل ملف عشوائي في المحلول.

في المقابل ، تفضل متواليات بيتا (1 - & gt 4) الهياكل الخطية. يجسد السليلوز هذه البنية.

السليلوز عبارة عن حلزون منحط يتكون من وحدات جلوكوز في اتجاه متناوب تستقر بواسطة روابط هيدروجين داخل السلسلة. يمكن أن تشكل سلاسل السليلوز التي تقع جنبًا إلى جنب صفائح مثبتة بواسطة روابط هيدروجينية بين السلسلة.

الحلزونات في الأحماض النووية.

قواعد البيورين والبيريميدين للأحماض النووية هي حلقات عطرية. تميل هذه الحلقات إلى التكدس مثل الفطائر ، ولكن يتم إزاحتها قليلاً لتتبع الحلزون. يتم تثبيت أكوام القواعد بدورها عن طريق التفاعلات الكارهة للماء وقوى فان دير فالس بين سحب الإلكترونات فوق وتحت الحلقات الأروماتية.

في هذه الحلزونات ، يتم توجيه القواعد إلى الداخل ، نحو محور اللولب ، ويتم توجيه فوسفات السكر إلى الخارج ، بعيدًا عن محور اللولب.

يمكن أن تشكل البيورينات والبيريميدين أزواجًا قاعدية مرتبطة بالهيدروجين على وجه التحديد. دعونا نلقي نظرة على كيفية تشكل هذه الروابط الهيدروجينية. يمكن أن يشكل الجوانين والسيتوزين زوجًا أساسيًا يبلغ قطره 1.08 نانومتر ، ويحتوي على ثلاث روابط هيدروجينية. يمكن أن يشكل الأدينين والثيمين (أو اليوراسيل) زوجًا قاعديًا يبلغ قطره 1.08 نانومتر ، ويحتوي على رابطتين هيدروجينيتين.

تتناسب الأزواج الأساسية بهذا الحجم تمامًا مع الحلزون المزدوج.

هذا هو ما يسمى بنمط الاقتران الأساسي Watson-Crick.

تعتبر الحلزونات المزدوجة الغنية بأزواج GC أكثر استقرارًا من تلك الغنية بأزواج AT (أو AU) لأن أزواج GC لديها روابط هيدروجينية أكثر

الآن ، لا يمكن أن يحدث الاقتران المحدد في AT (أو AU) و GC إلا إذا كانت أطوال الحمض النووي في الحلزون المزدوج تتكون من متواليات تكميلية من القواعد. يجب أن يكون A دائمًا عكس T (أو U). يجب أن تكون G دائمًا عكس C. وإليك عينة من تسلسلين متكاملين.

معظم الدنا وبعض تسلسلات الرنا لها هذا التكامل ، وتشكل اللولب المزدوج. من المهم أن نلاحظ ، مع ذلك ، أن التسلسلات التكميلية التي تشكل اللولب المزدوج لها قطبية معاكسة. تعمل السلسلتان في اتجاهين متعاكسين:

يوصف هذا بأنه ترتيب مضاد. يسمح هذا الترتيب للسلسلتين بالتوافق معًا بشكل أفضل مما لو ركضتا في نفس الاتجاه (ترتيب متوازي).

عواقب التكامل.

في أي هيكل حلزوني مزدوج ، مقدار A يساوي مقدار T (أو U) ، ومقدار G يساوي مقدار C. - احسب A's. T's و G و C في هذا أو أي تسلسل مزدوج عشوائي لإثبات ذلك لنفسك.

لأن الحمض النووي عادة ما يكون مزدوجًا ، بينما الحمض النووي الريبي ليس كذلك ، في الحمض النووي A = T و G = C ، بينما في RNA A لا يساوي U و G لا يساوي C.

توجد ثلاثة أنواع رئيسية من الحلزون المزدوج في الأحماض النووية. هذه الهياكل الثلاثة مختلفة بشكل لافت للنظر وواضح. يمكنك أن ترى الفرق إذا كان خارج نطاق التركيز ، ويمكنك أن تشعر بالاختلافات في الظلام. هذا مهم للغاية ، لأن SO CAN ANZYME! مثل الإنزيمات التي تتحكم في التعبير عن المعلومات الجينية.

يوجد الحمض النووي عادة في شكل حلزون ب. خصائصه: اليد اليمنى وبها 10 بقايا نيوكليوتيد في كل منعطف. يكون مستوى القواعد عموديًا تقريبًا على محور اللولب. هناك أخدود رئيسي بارز وأخدود ثانوي. يمكن تثبيت الحلزون B عن طريق المياه المقيدة التي تتناسب تمامًا مع الأخدود الصغير.

توجد هجائن RNA و DNA-RNA مزدوجة الشريطة (أيضًا DNA في رطوبة منخفضة) في شكل حلزون A. خصائصه: اليد اليمنى وبها 11 بقايا نيوكليوتيد في كل منعطف. يميل مستوى القواعد بالنسبة لمحور اللولب. الأخدود الصغير أكبر مما هو عليه في B-DNA.

RNA غير متوافق مع B-helix لأن 2 '-OH من الحمض النووي الريبي سيتم إعاقته بشكل تعقيم. (لا يوجد 2 '-OH في الحمض النووي.) هذا عامل استقرار يجب أن تعرفه.

يمكن أن تشكل مقاطع الحمض النووي المكونة من أزواج متناوبة من البيورين وبيريميدين (PuPy) n حلزون Z. خصائصه: أعسر (وهذا فاجأ المكتشفين) ويحتوي على 12 بقايا (6 ثنائيات جرو) في كل دور. أخدود واحد فقط. تقع مجموعات الفوسفات على خط متعرج ، مما يؤدي إلى ظهور الاسم Z-DNA.

الارتباط بين deoxyribose و purine له شكل مختلف في Z-DNA مقارنة بـ A-DNA أو B-DNA. يتم تثبيت Z-DNA إذا كان يحتوي على بقايا سيتوزين معدلة (ميثيل). هذه تحدث بشكل طبيعي.

يحدد الشكل التفصيلي للحلزون التفاعلات التي يمكنه المشاركة فيها. هندسة الأخاديد مهمة في السماح أو منع الوصول إلى القواعد. تشكل التضاريس السطحية للحلزون مواقع ارتباط لأنزيمات مختلفة حساسة للاختلافات بين أنواع اللولب. سنرى بعض الأمثلة التفصيلية لهذا لاحقًا.

ثلاثي الحمض النووي (الحلزون الثلاثي):

ابدأ بتخيل حلزون B-DNA. من الممكن في ظل ظروف معينة إضافة حلزون ثالث يلائمه في الأخدود الرئيسي.

يمكن أن يتشكل ثلاثي فقط إذا كان أحد خيوط B-helix الأصلي عبارة عن جميع البيورينات (A و G) [لماذا تحتاج إلى معرفة البيورينات من بيريميدينات] والمنطقة المقابلة من الخيط الآخر هي جميع البيريميدينات. تم العثور على مناطق الحمض النووي مع هذه الخصائص في مناطق التحكم للجينات ، ويمنع التكوين الثلاثي من التعبير عن الجين.

يتم تثبيت الثلاثي بواسطة روابط H في نمط إقران قاعدة Hoogsteen غير المعتاد الموضح في الشريحة (جنبًا إلى جنب مع الاقتران القياسي لقاعدة Watson-Crick).

كان وجود هذا الهيكل معروفًا لمدة 20 عامًا ، لكن لم يعرف أحد ماذا يفعل به. الآن ، مع إدراك أنه يحدث بشكل طبيعي في مناطق التحكم في الجينات ، فإنه يحظى بقدر كبير من الاهتمام في الأدبيات البحثية.

يتم حاليًا تصنيع عقاقير قليلة النوكليوتيد الاصطناعية التي تشكل ثلاثية بتسلسلات DNA طبيعية محددة. يتم تطوير عقاقير أخرى تعمل على استقرار ثلاثية تحدث بشكل طبيعي أو اصطناعية. تظهر هذه العوامل واعدة كعوامل مضادة للأورام والبكتيريا ، بالإضافة إلى عوامل محتملة لتعديل نشاط الإنزيم من خلال التحكم في تخليق الإنزيم. من الجديد جدًا أن تكون في أكثر النصوص حداثة ، لكنك ستشاهد المزيد والمزيد من هذا في المستقبل القريب. كن على دراية بهذا الهيكل ، واعرف مكان وجوده في الجين (في مناطق التحكم) وتأثيره على التعبير الجيني ، وأنه موضوع تحقيقات سريرية واعدة.

الحلزونات في البروتينات.

  1. مستو
  2. ليس حرًا في التدوير
  3. أكثر استقرارًا في التكوين العابر منه في رابطة الدول المستقلة

تقيد هذه الخصائص الأشكال ثلاثية الأبعاد للبروتينات لأنه يجب استيعابها بواسطة أي بنية مستقرة.

الخاصية الرئيسية الثانية لرابطة الببتيد هي أن ذرات رابطة الببتيد يمكن أن تشكل روابط هيدروجينية.

الآن دعونا نلقي نظرة على بعض الهياكل التي تستوعب القيود التي تفرضها رابطة الببتيد. الأول هو alpha-helix. يعد alpha-helix مكونًا هيكليًا رئيسيًا للبروتينات. تشمل عوامل التثبيت: يتم تشكيل جميع الروابط الهيدروجينية الممكنة بين مجموعات الببتيد C = O و N-H في العمود الفقري. جميع روابط الهيدروجين عبارة عن سلسلة داخلية ، بين أجزاء مختلفة من نفس السلسلة. على الرغم من ضعف الرابطة الهيدروجينية الفردية ، إلا أن التعاون بين العديد من الروابط الهيدروجينية يمكن أن يكون مستقرًا بقوة. يجب أن يكون الحد الأدنى لطول حلزونات ألفا لتكون مستقرة (لذلك سيكون هناك روابط هيدروجينية كافية). جميع روابط الببتيد مستوية ومستوية. لذلك ، إذا كانت مجموعات R من الأحماض الأمينية لا تتنافر مع بعضها البعض ، يفضل تشكيل الحلزون الآخر. يجب أن تكون الشحنة الكهربائية الصافية صفراً أو منخفضة (تتنافر الشحنات من نفس العلامة). يجب أن تكون مجموعات R المجاورة صغيرة ، لتجنب التنافر الفراغي.

تشمل العوامل المزعزعة للاستقرار ما يلي: تفضل المجموعات R التي تتنافر مع بعضها البعض التوافق الممتد بدلاً من اللولب. تشمل الأمثلة صافي شحنة كهربائية كبيرة ومجموعات R ضخمة مجاورة. Proline غير متوافق مع alpha-helix. الحلقة التي شكلتها المجموعة R تقيد دوران الرابطة التي قد تكون حرة في الدوران. يمنع الدوران المقيد سلسلة البولي ببتيد من الالتفاف إلى حلزون ألفا. يؤدي حدوث البرولين بالضرورة إلى إنهاء أو حدوث خلل في مناطق ألفا حلزونية في البروتينات.

حدوث alpha-helix. مكون من بروتينات كروية نموذجية. مكون من بعض البروتينات الليفية مثل ألفا كيراتين.

ألفا كيراتين لديه قوة شد عالية ، كما لاحظ رابونزيل لأول مرة. يوجد في الشعر والريش والقرن القوة الجسدية ومرونة الشعر مما يجعله مفيدًا في الباليستا ، والحصون ، وما إلى ذلك.

تعد الطبقة المطوية بيتا مكونًا هيكليًا رئيسيًا ثانيًا للبروتينات.

تشبه الورقة المطوية بيتا السليلوز في أن كلاهما يتكون من سلاسل ممتدة - حلزونات متدهورة - ملقاة جنبًا إلى جنب والهيدروجين مرتبط ببعضهما البعض.

يمكن ترتيب سلاسل البولي ببتيد للورقة المطوية بيتا بطريقتين: متوازية (تعمل في نفس الاتجاه) أو عكسية (تعمل في اتجاهين متعاكسين). يُظهر عرض الحافة الطيات.

تشبه عوامل التثبيت للورقة المطوية تلك الخاصة باللولب ألفا. يتم تشكيل جميع الروابط الهيدروجينية الممكنة بين مجموعات الببتيد C = O و N-H في العمود الفقري. روابط الهيدروجين هنا كلها بين السلاسل ، على عكس تلك الموجودة في حلزون ألفا. جميع روابط الببتيد مستوية ومستوية. تمنع مجموعات R الصغيرة زعزعة الاستقرار الجامدة. مجموعات R الكبيرة تزعزع الاستقرار بسبب الازدحام.

يمكن أن تتراكم الصفائح الواحدة على الأخرى ، مع مجموعات R البينية للأحماض الأمينية.

ظهور الورقة المطوية بيتا. مكون من 80٪ من البروتينات الكروية. في بعض البروتينات الليفية. سيقان بيض بعض العث. بعض ألياف الحرير.

الكولاجين له بنية غير عادية. يتكون من ثلاث سلاسل متعددة الببتيد في الحلزون الثلاثي. هذا هو الهيكل: ثلاث حلزونات ممتدة من نوع يسمى polyproline II helices (لأن البولي برولين يمكن أن يأخذ هذا الشكل) الهيدروجين المرتبط ببعضه البعض (interchain) لا تتشكل روابط هيدروجينية داخل السلسلة لأن كل حلزون ممتد للغاية ، ولا يمكن للروابط الهيدروجينية الوصول من واحد مستوى اللولب لأعلى أو لأسفل إلى المستوى التالي الموضوعة في زوايا المثلث.

التجميع بأكمله ملتوي في حلزونية فائقة.

يرجع استقرار اللولب الثلاثي للكولاجين إلى تكوينه وتسلسله غير المعتاد من الأحماض الأمينية. ثلث بقايا الأحماض الأمينية عبارة عن جلايسين ، وبقايا الجلايسيل متباعدة بشكل متساوٍ: (Gly X Y) n ، حيث X و Y من الأحماض الأمينية الأخرى هي سلسلة الأحماض الأمينية للكولاجين. هذا يضع بقايا جلايسيل في كل موضع حيث تكون السلسلة في داخل اللولب الثلاثي. لن يكون هناك مكان لمجموعة R ضخمة في هذا الموضع (مجموعة R للجليسين هي H). يسمح المحتوى العالي من الجلايسين (بمجموعته R الصغيرة) بخلاف ذلك بالكثير من الحرية التوافقية ويفضل ملفًا عشوائيًا.

يشتمل البرولين والهيدروكسي برولين معًا على حوالي ثلث إجمالي بقايا الأحماض الأمينية ، ويعتبر Gly Pro Hypro تسلسلًا شائعًا. إن عدم المرونة النسبية لبقايا البرولايل والهيدروكسي بروليل تقوي السلاسل. يمنع المحتوى المرتفع (البرولين والهيدروكسي برولين) تكوين حلزون ألفا.

يحدث الكولاجين في الأنسجة القاسية غير المرنة ، مثل الأوتار. تم بالفعل تمديد حلزون الكولاجين بالكامل. على عكس حلزون ألفا ، لا يمكن أن يمتد الوتر ولا يجب أن يمتد تحت الحمل الثقيل.

الكولاجين هو البروتين الوحيد الأكثر وفرة في الجسم ولحسن الحظ فإن عيوب الكولاجين نادرة.

المستوى التالي من التنظيم الجزيئي هو

الهيكل الثلاثي هو الترتيب ثلاثي الأبعاد للمناطق الحلزونية وغير الحلزونية للجزيئات الكبيرة. لنلق نظرة أولاً على ملف

البنية الثلاثية للأحماض النووية.

تُدخل مادة superhelicity إجهادًا في الجزيء. (فكر في إمساك زنبرك لولبي من طرفيه ولفه لفكه يتطلب الأمر جهدًا لإدخال هذه السلالة) يمكن تخفيف إجهاد الطبقة الفائقة عن طريق تكوين ملف فائق. تحدث الظاهرة المماثلة في أسلاك سماعة الهاتف القابلة للسحب عندما تلتوي. يقال إن الحمض النووي الدائري الملتوي يكون ملفوفًا للغاية. الملف الفائق أكثر إحكاما. وهي مهيأة للانفصال ، وهي خطوة ضرورية في تخليق الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA).

RNA - معظم الحمض النووي الريبي (RNA) منفردة ، ولكنه يحتوي على مناطق من التكامل الذاتي.

ويتجلى هذا في الخميرة الحمض الريبي النووي النقال. هناك أربع مناطق يكون فيها الشريط مكملًا لتسلسل آخر داخل نفسه. هذه المناطق غير متوازية ، وتفي بشروط تشكيل الحلزون المزدوج المستقر. يُظهر علم البلورات بالأشعة السينية أن البنية ثلاثية الأبعاد للـ tRNA تحتوي على المناطق الحلزونية المزدوجة المتوقعة.

تحتوي جزيئات الحمض النووي الريبي الكبيرة على مناطق واسعة من التكامل الذاتي ، ويفترض أنها تشكل هياكل ثلاثية الأبعاد معقدة تلقائيًا.

البنية الثلاثية في البروتينات

تتجه مجموعات R الكارهة للماء ، كما هو الحال في الليوسين والفينيل ألانين ، إلى الداخل ، بعيدًا عن الماء أو المواد المذابة القطبية.

تتجه مجموعات R القطبية أو المتأينة ، كما هو الحال في الجلوتامين أو الأرجينين ، إلى الخارج لتتصل بالبيئة المائية.

يمكن استيعاب بعض الأحماض الأمينية ، مثل الجلايسين ، في البيئات المائية أو غير المائية.

تحدد قواعد الذوبان والميل لتشكيل البنية الثانوية كيف تنثني السلسلة تلقائيًا في هيكلها النهائي.

قوى استقرار الهيكل الثالث للبروتين. التفاعلات الكارهة للماء - ميل المجموعات غير القطبية إلى التجمع معًا لاستبعاد الماء. الرابطة الهيدروجينية ، كجزء من أي بنية ثانوية ، وكذلك روابط هيدروجينية أخرى. التفاعلات الأيونية - التجاذب بين الشحنات الكهربائية على عكس مجموعات R. جسور ثاني كبريتيد بين بقايا السيستينيل. مجموعة R من السيستين هي -CH 2 -SH. يمكن لمجموعات -SH (sulfhydryl) أن تتأكسد تلقائيًا لتشكيل ثاني كبريتيدات (-S-S-).

R-CH 2 -SH + R'-CH 2 -SH + O 2 = R-CH 2 -S-S-CH2-R '+ H 2 O 2

(في ظل ظروف الاختزال ، يمكن شق جسر ثاني كبريتيد لتجديد مجموعات -SH.)

جسر ثاني كبريتيد هو رابطة تساهمية. يربط بقوة مناطق سلسلة البولي ببتيد التي يمكن أن تكون بعيدة في التسلسل الأولي. يتشكل بعد حدوث الطي الثالث ، لذلك يستقر ، لكنه لا يحدد البنية الثلاثية.

عادة ما يتم تنظيم البروتينات الكروية في نمط واحد أو أكثر من الأنماط المدمجة تسمى المجالات.

مفهوم المجالات هذا مهم. بشكل عام يشير إلى منطقة من البروتين. لكن اتضح أنه عند النظر إلى البروتين بعد البروتين ، تكرر موضوعات هيكلية معينة نفسها ، غالبًا ، ولكن ليس دائمًا في البروتينات التي لها وظائف بيولوجية مماثلة. تتوافق ظاهرة تكرار البنى هذه مع فكرة أن البروتينات مرتبطة جينيًا ، وأنها نشأت من بعضها البعض أو من سلف مشترك. عند النظر إلى تسلسل الأحماض الأمينية ، في بعض الأحيان هناك تناظرات واضحة ، ويمكنك أن تتنبأ بأن الهياكل ثلاثية الأبعاد ستكون متشابهة. لكن في بعض الأحيان ، لا تحتوي الهياكل ثلاثية الأبعاد المتطابقة تقريبًا على أي تشابه في التسلسل على الإطلاق!

مجال حزمة الحلزون الأربعة هو نمط شائع في البروتينات الكروية. Helices lying side by side can interact favorably if the properties of the contact points are complementary. Hydrophobic amino acids (like leucine) at the contact points and oppositely charged amino acids along the edges will favor interaction. If the helix axes are inclined slightly (18 degrees), the R-groups will interdigitate perfectly along 6 turns of the helix. Sets of four helices yield stable structures with symmetrical, equivalent interactions. Interestingly, four-helix bundles diverge at one end, providing a cavity in which ions may bind.

All-beta structures comprise domains in many globular proteins. Beta-pleated sheets fold back on themselves to form barrel-like structures. Part of the immunoglobulin molecule exemplifies this. The interiors of beta-barrels serve in some proteins as binding sites for hydrophobic molecules such as retinol, a vitamin A derivative. What keeps these proteins from forming infinitely large beta-sheets is not clear.

Now let's look at combined alpha/beta structures. Beta/alpha 8 domains are found in a variety of proteins which have no obvious functional relationship. They consist of a beta-barrel surrounded by a wheel of alpha-helices. Examples Triose phosphate isomerase. Domain 1 of pyruvate kinase.

Beta-sheet surrounded by alpha-helices also occur. This is a variation on the theme of beta-structure inside and alpha-helix outside. Examples Lactate dehydrogenase domain 1 Phosphoglycerate kinase domain 2

Now that we are familiar with the structures of single chain macromolecules, we are in a position to look at some of the interactions of macromolecules with other macromolecules and with smaller molecules.

Macromolecular interactions involving proteins.

    The association is specific.
  1. A limited number of subunits is involved.
    • Oligo = several mer = body, or subunit.
    • 2 (dimer) and 4 (tetramer) are most common, but other aggregates occur, such as trimers, pentamers, etc.
  2. The subunits may be identical or they may be different.
  3. Subunit interaction is entirely noncovalent between complementary regions on the subunit surface.
    • Hydrophobic regions can interact.
    • Hydrogen bonding may occur.
    • Electrostatic (ionic) attraction may be involved.

If covalent links exist (such as disulfide bridges) then the structure is not considered quaternary. In proteins with quaternary structure the deaggregated subunits alone are generally biologically inactive.

  • Hemoglobin is composed of four subunits of two types, alpha and beta. It is represented as alpha 2 beta 2 .
  • Triose phosphate isomerase is a dimer of identical subunits.

Quaternary structure in proteins is the most intricate degree of organization considered to be a single molecule. Higher levels of organization are multimolecular complexes.

Incorporation of nonprotein components into proteins

  1. Simple proteins consist of polypeptide only.
  2. Conjugated proteins also contain a nonprotein moiety which frequently plays a role in biological function.
    • It may participate in function directly.
    • It may influence the shape of the protein.

Many different kinds of compound are found in conjugated proteins. A few examples are: Heme Lipid Carbohydrate Metal ions Phosphate

Nomenclature: the word "conjugated" is from the Latin, cum = with and jugum = yoke. The protein and nonprotein moieties are yoked with one another (like oxen) to work together. The apoprotein = the protein without its nonprotein component. The prosthetic group = the nonprotein portion alone. The conjugated protein = the apoprotein + prosthetic group.

Metalloproteins

Sometimes other organic or inorganic compounds share metals with proteins.

Sulfide ions participate in formation of the iron-sulfur centers of redoxins.

  1. partly through one of the remaining coordination links.
  2. partly through the organic moiety.

Lipoproteins

Lipoproteins resemble micelles in some respects. The structure of lipoproteins typically includes the following features. Their outer surface is coated with polar lipids, with protein intermingled. Their interior is a region of randomly oriented neutral lipid.

Lipoproteins are usually much larger than two molecules across. The role of the polar lipid and protein on the surface is to solubilize the neutral lipid interior. Protein interacts with the lipid of lipoproteins through amphipathic helices. Alpha-helical regions of apolipoproteins have polar amino acids on one surface, and nonpolar ones on the opposite surface. The helix lies on the surface of the structure, with the polar groups oriented outward toward the water, and the nonpolar groups buried in the lipid. (Recall the four-helix bundle domains of proteins, in which contacts between helices involved hydrophobic residues at the contact points.)

  1. Lipoprotein concentrations go up in infection. This has a protective effect. (NEJM 6/30/92)
    • They bind bacterial endotoxins.
    • They bind and neutralize a wide variety of viruses.
  2. Copper, transferrin and other proteins bind to HDL, making it more effective in preventing oxidation of LDL, thereby protecting against atherosclerosis. (PNAS 1992, p. 6993)

Membrane proteins are lipoprotein-like in that they have nonpolar amino acids in strategic locations to permit interaction with the membrane lipid. Proteins of the membrane surface may be structured like the apoproteins of lipoproteins, with amphipathic helices.

Some membrane proteins transverse the membrane. The region of the protein that is completely immersed in membrane should consist entirely of hydrophobic amino acids. A common structural motif to accomplish this is an alpha-helix consisting of at least 22 hydrophobic amino acyl groups. This makes an alpha-helix long enough to span a membrane. In arrays of membrane-spanning helices, helices in the interior of the array could be shorter.

The problem of proline in transmembrane "helices:" Mostly you find hydrophobic residues in transmembrane helices, and their length is about right, around 24 residues. You also find PROLINE. This is very common. Does it violate the prohibition against proline in the helix? Probably not. The current opinion of qualified protein chemists is that when we eventually determine the exact structures of these molecules, we will find the expected kink in the helix at each P residue, and that it will prove to be important in the biological function of the protein.

Glycoproteins are proteins with carbohydrate prosthetic groups.

  1. It may be N-linked (Type I) N-acetylglucosamine (a sugar with an acetylated amino group in place of a hydroxyl group) at the reducing end of a carbohydrate chain is linked to the amide nitrogen of asparagine residue. The asparagine residue must be in the sequence, Asn X Thr (or Ser), where X is any amino acid residue. This specific sequence is called a sequon. No other asparagine will do.
  2. It may be O-linked (Type II): Here the reducing end of a carbohydrate chain (usually N-acetylglucosamine residue) is linked to the hydroxyl of a seryl or threonyl residue.
  3. It may be O-linked (Type III): In this case The reducing end of a carbohydrate chain (usually N-acetylgalactosamine) is linked to the hydroxyl of a hydroxylysyl residue in collagen. (Hydroxylysine is made from lysine in collagen after the collagen has been synthesized.)

Glycoproteins have two major types of functions.

The first is recognition: carbohydrate prosthetic groups serve as antigenic sites (e.g., blood group substances are carbohydrate prosthetic groups), intracellular sorting signals (mannose 6-phosphate bound to a newly synthesized protein sends it to the lysosomes), etc.

Or they may be structural components of the organism: E.g., the proteoglycans of cartilage. The central core is a polysaccharide called hyaluronic acid. Many glycoprotein branches are attached to the hyaluronic acid noncovalently. Each branch is a glycoprotein (core protein) with many carbohydrate chains (chondroitin sulfate -- alternating galactosamine and galactose -- and keratan sulfate -- alternating glucosamine and galactose) attached covalently (xylose beta-> O-ser). The attachment of the core protein to the hyaluronic acid is mediated by a protein called link protein.

We've now seen interactions between protein and metal ions, lipid and carbohydrate. Let's now turn to

Interactions between proteins and nucleic acids.

The zinc finger motif

Zn complexed to His and/or Cys maintains the structure of the domain. Unlike a -S-S- bridge, the Zn complex will not be broken by reducing conditions within the cell. Unlike Cu or Fe, Zn does not participate in oxidation-reduction reactions that could generate free radicals which might damage nucleic acids.

Other amino acyl residues in the loop are involved in binding to specific nucleotides of the nucleic acid or helping to maintain the folded structure of the domain.

Zinc fingers occur in proteins occur in tandem arrays. They are joined to nearby zinc fingers by short linking regions of peptide. They are spaced to fit into the major groove of DNA, with the bases of the alpha-helices down in the grooves, and the beta-loops touching the double helix.

The leucine zipper

A protein designed to bind at such a site might also be symmetric this could be accomplished if the protein were a head-to-head dimer.

A class of DNA binding proteins appears to form such dimers through alpha-helices having regularly spaced leucyl residues along one edge. Interaction between the protein monomer units is thought to be through leucyl residues along the edges of the amphipathic helices, sort of like the 4-helix bundle, but with just two helices.

Originally it was thought that the leucyl residues interdigitated (hence the name, "leucine zipper"), but it is now believed that they face each other (reality in the form of x-ray crystallography strikes again). In any case, the symmetric dimer binds to the symmetric region of the DNA through special binding domains.

The helix-turn-helix motif

A dimeric protein can have a helix-turn-helix motif in each subunit, and if the monomer units are identical it can thereby recognize and bind to symmetric DNA structures.

Denaturation is the loss of a protein's or DNA's three dimensional structure. The "normal" three dimensional structure is called the native state.

  1. Double stranded DNA must come apart to replicate and for RNA synthesis.
  2. Proteins must be degraded under certain circumstances.
    • To terminate their biological action (e.g., enzymes).
    • To release amino acids (e.g., for gluconeogenesis in starvation).
  1. الرابطة الهيدروجينية
  2. Hydrophobic interaction
  3. Electrostatic interaction
  4. Disulfide bridging (in proteins)

Note that no break in the polymer chain (disruption of primary structure) is involved in denaturation.

Denaturing agents disrupt stabilizing factors.

    Agents that disrupt hydrogen bonding:

Heat -- thermal agitation (vibration, etc.) -- will denature proteins or nucleic acids. Heat denaturation of DNA is called melting because the transition from native to denatured state occurs over a narrow temperature range. As the purine and pyrimidine bases become unstacked during denaturation they absorb light of 260 nanometers wavelength more strongly. The abnormally low absorption in the stacked state is called the hypochromic effect.

Urea and guanidinium chloride -- work by competition These compounds contain functional groups that can accept or donate hydrogen atoms in hydrogen bonding. [picture of structures] At high concentration (8 to 10 M for urea, and 6 to 8 M for guanidinium chloride) they compete favorably for the hydrogen bonds of the native structure. Hydrogen bonds of the alpha-helix will be replaced by hydrogen bonds to urea, for example, and the helix will unwind.

Organic solvents, such as acetone or ethanol -- dissolve nonpolar groups.

Detergents -- dissolve nonpolar groups.

Cold -- increases solubility of nonpolar groups in water. When a hydrophobic group contacts water, the water dipoles must solvate it by forming an orderly array around it. The array is called an "iceberg," because it is an ordered water structure, but not true ice. The ordering of water in an "iceberg" decreases the randomness (entropy) of the system, and is energetically unfavorable. If hydrophobic groups cluster together, contact with water is minimized, and less water must become ordered. This is the driving force behind hydrophobic interaction. (The clustering together of hydrophobic groups is also entropically unfavorable, but not as much so as "iceberg" formation.) At low temperatures, solvation of hydrophobic groups by water dipoles is more favorable. The water molecules have less thermal energy. They can "sit still" to form a solvation "iceberg" more easily. The significance of cold denaturation is that cold is not a stabilizing factor for all proteins. Cold denaturation is important in proteins that are highly dependent on hydrophobic interaction to maintain their native structure.

pH extremes -- Most macromolecules are electrically charged. Ionizable groups of the macromolecule contribute to its net charge (sum of positive and negative charges). Bound ions also contribute to its net charge. Electric charges of the same sign repel one another. If the net charge of a macromolecule is zero or near zero, electrostatic repulsion will be minimized. The substance will be minimally soluble, because intermolecular repulsion will be minimal. A compact three-dimensional structure will be favored, because repulsion between parts of the same molecule will be minimal. The pH at which the net charge of a molecule is zero is called the isoelectric pH (or isoelectric point).

pH extremes result in large net charges on most macromolecules. Most macromolecules contain many weakly acidic groups. At low pH all the acidic groups will be in the associated state (with a zero or positive charge). So the net charge on the protein will be positive. At high pH all the acidic groups will be dissociated (with a zero or negative charge). So the net charge on the protein will be negative. Intramolecular electrostatic repulsion from a large net charge will favor an extended conformation rather than a compact one.

Agents with free sulfhydryl groups will reduce (and thereby cleave) disulfide bridges.

Some proteins are stabilized by numerous disulfide bridges cleaving them renders these proteins more susceptible to denaturation by other forces.

  • Solubilization of the substance if it is not already in solution.
  • Adjustment of the temperature.
  • Removal of denaturing agents by dialysis or similar means.
  • In proteins, re-formation of any disulfide bridges.

Usually considerable skill and art are required to accomplish renaturation. The fact that renaturation is feasible demonstrates that the information necessary for forming the correct three-dimensional structure of a protein or nucleic acid is encoded in its primary structure, the sequence of monomer units. لكن.

This folding may be slow what happens in the cell during protein synthesis? Guidance may be needed for it to occur correctly and rapidly.


Glycine metabolomic changes induced by anticancer agents in A549 cells

Glycine plays a key role in rapidly proliferating cancer cells such as A549 cells. Targeting glycine metabolism is considered as a potential means for cancer treatment. However, the drug-induced alterations in glycine metabolism have not yet been investigated. Herein, a total of 34 glycine metabolites were examined in A549 cells with or without anticancer drug treatment. This work showed all tested anticancer agents could alter glycine metabolism in A549 cells including inhibition of pyruvate metabolism and down-regulation of betaine aldehyde and 5′-phosphoribosylglycinamide. Principal component analysis and orthogonal partial least-squares discrimination analysis exhibited the difference between control and each drug-treated group. In general, cisplatin, camptothecin, and SAHA could induce the significant down-regulation of more metabolites, compared with afatinib, gefitinib, and targretin. Both glycine, serine and threonine metabolism, and purine metabolism were significantly disturbed by the treatment with afatinib, gefitinib, and targretin. However, the treatment using cisplatin, camptothecin, and SAHA was considered to be highly responsible for the perturbation of glycine, serine and threonine metabolism, and cysteine and methionine metabolism. Finally, multivariate analysis for control and all drug-treated groups revealed 11 altered metabolites with a significant difference. It implies anti-cancer agents with different mechanisms of action might induce different comprehensive changes of glycine metabolomics. The current study provides fundamental insights into the acquisition of the role of anti-cancer agents in glycine metabolism while suppressing cancer cell proliferation, and may aid the development of cancer treatment targeting glycine metabolism.

هذه معاينة لمحتوى الاشتراك ، والوصول عبر مؤسستك.


مراجع

Ramachandran GN, Ramakrishnan C, Sasisekharan V: Stereochemistry of polypeptide chain configurations. J مول بيول 1963, 7: 95–99.

MacArthur MW, Thornton JM: Influence of proline residues on protein conformation. مجلة البيولوجيا الجزيئية 1991, 218: 397–412. 10.1016/0022-2836(91)90721-H

Ho BK, Thomas A, Brasseur R: Revisiting the Ramachandran plot: hard-sphere repulsion, electrostatics, and H-bonding in the alpha-helix. علوم البروتين 2003, 12: 2508–2522. 10.1110/ps.03235203

Mandel N, Mandel G, Trus BL, Rosenberg J, Carlson G, Dickerson RE: Tuna cytochrome c at 2.0 A resolution. ثالثا. Coordinate optimization and comparison of structures. J بيول كيم 1977, 252: 4619–4636.

Richardson JS: The anatomy and taxonomy of protein structure. Adv Protein Chem 1981, 34: 167–339.

Kleywegt GJ, Jones TA: Phi/psi-chology: Ramachandran revisited. بنية 1996, 4: 1395–1400. 10.1016/S0969-2126(96)00147-5

Chakrabarti P, Pal D: The interrelationships of side-chain and main-chain conformations in proteins. Prog Biophys Mol Biol 2001, 76: 1–102. 10.1016/S0079-6107(01)00005-0

Hovmöller S, Zhou T, Ohlson T: Conformations of amino acids in proteins. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 2002, 58: 768–776. 10.1107/S0907444902003359

Lovell SC, Davis IW, Arendall WB, de Bakker PI, Word JM, Prisant MG, Richardson JS, Richardson DC: Structure validation by Calpha geometry: phi,psi and Cbeta deviation. البروتينات 2003, 50: 437–450. 10.1002/prot.10286

Karplus PA: Experimentally observed conformation-dependent geometry and hidden strain in proteins. علوم البروتين 1996, 5: 1406–1420.

Maccallum PH, Poet R, Milner-White EJ: Coulombic interactions between partially charged main-chain atoms not hydrogen-bonded to each other influence the conformations of alpha-helices and antiparallel beta-sheet. A new method for analysing the forces between hydrogen bonding groups in proteins includes all the Coulombic interactions. J مول بيول 1995, 248: 361–373.

Milner-White EJ: Situations of gamma-turns in proteins. Their relation to alpha-helices, beta-sheets and ligand binding sites. مجلة البيولوجيا الجزيئية 1990, 216: 386–397.

Summers LN, M. K: Modeling of globular proteins. A distance-based data search procedure for the construction of insertion/deletion regions and Pro-non-Pro mutations. مجلة البيولوجيا الجزيئية 1990, 216: 991–1016.

Ho BK, Coutsias EA, Seok C, Dill KA: The flexibility in the proline ring couples to the protein backbone. علوم البروتين 2005, 14: 1011–1018. 10.1110/ps.041156905

Ramakrishnan C, Ramachandran GN: Stereochemical criteria for polypeptide and protein chain conformations. II. Allowed conformations for a pair of peptide units. Biophys J 1965, 5: 909–933.

Hu H, Elstner M, Hermans J: Comparison of a QM/MM force field and molecular mechanics force fields in simulations of alanine and glycine "dipeptides" (Ace-Ala-Nme and Ace-Gly-Nme) in water in relation to the problem of modeling the unfolded peptide backbone in solution. البروتينات 2003, 50: 451–463. 10.1002/prot.10279

Schimmel PR, Flory PJ: Conformational energies and configurational statistics of copolypeptides containing L-proline. J مول بيول 1968, 34: 105–120. 10.1016/0022-2836(68)90237-4

Hurley JH, Mason DA, Matthews BW: Flexible-geometry conformational energy maps for the amino acid residue preceding a proline. Biopolymers 1992, 32: 1443–1446. 10.1002/bip.360321104

Berman HM, Westbrook J, Feng Z, Gilliland G, Bhat TN, Weissig H, Shindyalov IN, Bourne PE: The Protein Data Bank. Nucleic Acids Research 2000, 28: 235–242. 10.1093/nar/28.1.235

Stapley BJ, Creamer TP: A survey of left-handed polyproline II helices. علوم البروتين 1999, 8: 587–595.

Eswar N, Nagarajaram HA, Ramakrishnan C, Srinivasan N: Influence of solvent molecules on the stereochemical code of glycyl residues in proteins. البروتينات 2002, 49: 326–334. 10.1002/prot.10226

Mackerell ADJ, Bashford D, Bellott M, Dunbrack Jr. RL, Evanseck JD, Field MJ, Fischer S, Gao J, Guo H, Ha S, Joseph-McCarthy D, Kuchnir LKK, Lau FTK, Mattos C, Michnick S, Ngo T, Nguyen DT, Prodhom B, Reiher WEIII, Roux B, Schlenkrich M, Smith JC, Stote R, Straub J, Watanabe M, Wiorkiewicz-Kuczera J, Yin D, Karplus M: All-atom empirical potential for molecular modeling and dynamics Studies of proteins. Journal of Physical Chemistry 1998, B102: 3586–3616.

Roterman IK, Lambert MH, Gibson KD, Scheraga HA: A comparison of the CHARMM, AMBER and ECEPP potentials for peptides. II. Phi-psi maps for N-acetyl alanine N'-methyl amide: comparisons, contrasts and simple experimental tests. J Biomol Struct Dyn 1989, 7: 421–453.

Derewenda ZS, Lee L, Derewenda U: The occurrence of C-H. O hydrogen bonds in proteins. J مول بيول 1995, 252: 248–262. 10.1006/jmbi.1995.0492

Taylor R, Kennard O: Crystallographic evidence for the existence of C-H. O, C-H. N, and C-H. Cl hydrogen bonds. J Am Chem Soc 1982, 104: 5063–5070. 10.1021/ja00383a012

Steiner T, Saenger W: Role of C-H. O hydrogen bonds in the coordination of water molecules. Analysis of Neutron Diffraction Data. J Am Chem Soc 1993, 115: 4540–4547. 10.1021/ja00064a016

Vargas R, Garza J, Dixon DA, Hay BP: How strong is the C-H. O=C hydrogen bond? J Am Chem Soc 2000, 122: 4750–4755. 10.1021/ja993600a

Bhattacharyya R, Chakrabarti P: Stereospecific interactions of proline residues in protein structures and complexes. J Mole Biol 2003, 331(4):925–940. 10.1016/S0022-2836(03)00759-9

Word JM, Lovell SC, LaBean TH, Taylor HC, Zalis ME, Presley BK, Richardson JS, Richardson DC: Visualizing and quantifying molecular goodness-of-fit: small-probe contact dots with explicit hydrogen atoms. J مول بيول 1999, 285: 1711–1733. 10.1006/jmbi.1998.2400


ملخص

Bond polarity and ionic character increase with an increasing difference in electronegativity. ال electronegativity (&chi) of an element is the relative ability of an atom to attract electrons to itself in a chemical compound and increases diagonally from the lower left of the periodic table to the upper right. The Pauling electronegativity scale is based on measurements of the strengths of covalent bonds between different atoms, whereas the Mulliken electronegativity of an element is the average of its first ionization energy and the absolute value of its electron affinity. Elements with a high electronegativity are generally nonmetals and electrical insulators and tend to behave as oxidants in chemical reactions. Conversely, elements with a low electronegativity are generally metals and good electrical conductors and tend to behave as reductants in chemical reactions.

Compounds with polar covalent bonds have electrons that are shared unequally between the bonded atoms. The polarity of such a bond is determined largely by the relative electronegativites of the bonded atoms. The asymmetrical charge distribution in a polar substance produces a dipole moment, which is the product of the partial charges on the bonded atoms and the distance between them.


Explain the similarities and differences between aerobic and anaerobic respiration

The similarities between aerobic and anaerobic respiration, is that they both use glucose as the starting molecule. This is called the substrate. In addition, both aerobic and anaerobic respiration produce ATP, however, aerobic respiration produces a lot more ATP compared to anaerobic respiration. (ATP is the energy source that cells use, to drive all the different processes that we need to survive). This means that glucose goes through different processes in anaerobic and aerobic respiration, thus producing a difference in the amount of ATP.

Aerobic respiration uses oxygen and is only completed when there is a plentifly supply of oxygen. Anaerobic respiration does not use oxygen, and so can be used when there is a small oxygen supply, so we can still produce some ATP, for example when completing vigourous exercise. In addition, the products of both reactions are different. Aerobic respiration produces carbon dioxide and water from the reaction (as well as the ATP). The word equation for this reaction is: Glucose + Oxygen --> Carbon Dioxide + Water (+ATP). On the other hand, anaerobic repiration only produces lactic acid, which can be harmful in large quantities and so has to be transported to the liver once it has been produced in order to be broken down. This means that after anaerobic respiration you have an oxygen debt, so need to keep breathing heavily, in order to allow aerobic respiration to begin again. Lactic acid also causes muscle fatigue, hence why after vigourous exercide you can experience pain or cramp. Therefore, the word equation for anaerobic respiration is: Glucose --> Lactic Acid


Not Just in Your Body

Glutamate forms the basis for the food additive called monosodium glutamate (MSG), which is used to enhance flavor of various foods, including Chinese food, soups and various processed meats. While MSG is considered a safe food additive, many people experience symptoms when they eat it, such as headaches, flushing or sweating.

In supplemental form, glutamine has potential uses that include helping wound recovery, reducing infection risks in endurance athletes, promoting weight gain in people with HIV/AIDS and addressing malnutrition in people undergoing chemotherapy. People with cancer frequently lack normal levels of glutamine.

In addition to your internal supplies, you can get this amino acid from foods such as dairy products, red meat, poultry, cabbage and spinach. Consult your doctor before using any type of glutamine supplement. Also consult your doctor for more information on glutamate, glutamine and glutathione.