3 حقائق عن هيكل ألفا هيليكس للبروتين ووظائفه


حلزون ألفا هو بنية ثانوية للبروتين. تلتف السلاسل الرئيسية أو العمود الفقري بطريقة حلزونية بينما تتدلى السلاسل الجانبية للخارج وبعيدًا عنها.

تتكون هياكل ألفا الحلزونية للبروتين من بقايا مماثلة لها نفس التكوين بحيث تتشكل روابط الهيدروجين في مساحات مناسبة. الروابط الهيدروجينية مسؤولة عن استقرار بروتين ألفا الحلزون.

هيكل ألفا هيليكس للبروتين

بنية البروتين الحلزونية ألفا لها هيكل حلزوني كما يوحي الاسم. دعونا نلقي نظرة على تفاصيل التركيب الحلزوني ألفا للبروتين.

  • حلزون ألفا هو بنية ثانوية من البروتينات أو بوليمرات الببتيدات التي لها بنية صلبة تشبه القضيب.
  • يمكن أن تكون سلاسل البولي ببتيد هذه في اليد اليسرى واليمنى ولكن السلاسل اليمنى توجد بشكل أكثر شيوعًا بنية ثانوية للبروتين.
  • يتم مواجهة السلاسل الجانبية للببتيدات وبعيدًا عن اللولب.
  • تعمل السلاسل الجانبية القطبية على تحسين استقرار الهيكل.
  • لزيادة استقرار حلزون ألفا ، تتجمع العديد من بروتينات ألفا الملفوفة معًا لتشكيل نموذج وظيفي.
  • تحتوي بروتينات alpha helix على 3.6 من بقايا الأحماض الأمينية في كل منعطف حلزوني ودرجة حرارة 0.54 نانومتر (أو 5.4 Å).
  • يبلغ طولها من 10 إلى 15 بقايا من الأحماض الأمينية وعرضها حوالي 12.
  • يتم وضع الروابط الهيدروجينية داخل الجزيئية التي تتشكل بين مجموعة الأحماض الأمينية -NH ومجموعة -COOH من الأحماض الأمينية ، أربعة بقايا منفصلة ، مما يحافظ على استقرار بنية ألفا الحلزونية للبروتين.
الصورة الائتمان: ويكيميديا ​​كومنز. هيكل ألفا الحلزون من البروتين.
الصورة الائتمان: ويكيميديا ​​كومنز. توجد رابطة هيدروجينية بين مجموعة -NH والمخلفات الأربعة المتباعدة -مجموعة COOH.

ألفا الحلزون الأحماض الأمينية تسلسل

بعض الأحماض الأمينية قادرة على تكوين بنية حلزونية ألفا بينما يعطلها البعض الآخر. دعونا نتعلم بالتفصيل لماذا يحدث هذا.

  • تتكون بنية البروتينات الحلزونية ألفا من نفس البقايا التي يمكن أن تكون إما D- أو L- بقايا حمض أميني في سلسلة بوليمرية واحدة.
  • الأحماض الأمينية مثل الألانين والجلوتامين والليوسين والميثيونين والأرجينين لديها ميل أعلى لتشكيل بروتين ألفا الحلزون وغالبًا ما توجد فيه.
  • لا توجد الأحماض الأمينية مثل Proline و Glycine و Tyrosine و Serine في بروتين بنية ألفا الحلزونية كما هو الحال في كثير من الأحيان لأن السطح الكارهة للماء لسلاسلها الجانبية لا يساهم في الترابط الهيدروجين.
  • الأحماض الأمينية التي تحتوي على مجموعات-R طويلة جدًا أو قصيرة جدًا غير قادرة على تكوين سلسلة رئيسية مستقرة.
  • بقايا الجلايسين تشوه هيكل اللولب نظرًا لصغر حجمه مما يسمح له بالحصول على العديد من مطابقة السلسلة الرئيسية البديلة.
  • عدم توفر مجموعة -NH في بقايا البرولين لتشكيل رابطة الهيدروجين وهيكلها الدائري الصلب ، يجعلها غير مواتية لتكوين حلزون ألفا لأنه يعطل تكوين رابطة الهيدروجين. نتيجة لذلك ، تكون بقايا البرولين ، إذا كانت موجودة في بنية البروتين الحلزونية ألفا عادة ما توجد في البداية أو النهاية من السلسلة الرئيسية.

اللولب بدوره اللولب

يحتوي شكل حلزوني حلزوني مكون من 20 حمضًا أمينيًا يعمل كعنصر ربط الحمض النووي على ثنائيات بنية ألفا حلزونية من البروتين. دعونا نتعلم المزيد عن helix-turn-helix.

  • أنها تناسب تماما أخدود رئيسي للحمض النووي وهو أيضًا بعرض 12 و6-8 أزواج قاعدية عميق (يعتمد على B- DNA وهو الشكل الأكثر شيوعًا للحمض النووي) حيث تطورت هيكليًا لتكون قادرة على ملاءمتها.
  • اللولب بدوره الحلزون ، وتتكون أشكال ربط الحمض النووي من اثنين من هياكل بروتين ألفا الحلزون، التي تم ضمها معًا في منعطف بسلسلة قصيرة من الأحماض الأمينية. يحتوي شكل اللولب الدائري الحلزوني على أ مجموع عشرين حمض أميني، والتي يتكون منها بروتين ألفا الحلزون الأول من ثمانية أحماض أمينية بينما يتكون حلزون ألفا الثاني من تسعة أحماض أمينية.
  • سلسلة الأحماض الأمينية القصيرة التي تربط بين بنيتي بروتين ألفا الحلزونية هي فقط ثلاثة أحماض أمينية طويلة.
  • تحتوي أشكال ربط الحمض النووي هذه على ما مجموعه ثلاثة أحماض أمينية عالية الحفظ، بحيث يحتوي كل مكون من مكونات اللولب الذي يتحول إلى حلزون على منطقة واحدة محفوظة.
  • في هيكل بروتين ألفا الحلزون الأول ، ألانين في المركز الخامس يتم حفظه بشدة يليه جليكاين وهو أول حمض أميني من بين الثلاثة الموجودة في سلسلة الدوران ويوجد عند المركز التاسع في الحلزون يتحول شكل حلزون. عادة ما يتم العثور على الحمض الأميني الثالث المحفوظ في المركز الخامس عشر ضمن حلزون ألفا الثاني ويكون إما حمض أميني أساسي or آيسولوسين.
  • هذه الأحماض الأمينية المحفوظة هي المسؤولة بشكل رئيسي عن الحفاظ على هيكل اللولب - بدوره - اللولب حتى يتناسبوا مع الأخدود الرئيسي للحمض النووي.

بروتين كروي

تتكون البروتينات الكروية من هياكل ألفا حلزونية وصفائح بيتا. دعونا نرى بالتفصيل كيف يتم ترتيب هذين التركيبين الثانويين المختلفين للبروتين.

  • في البروتينات الكروية ، تُغطى صفيحة بيتا بالكامل بحلزونات ألفا من جانب واحد بحيث يكون لأحد الجانبين سلاسل جانبية قطبية والآخر به سلاسل جانبية غير قطبية.
  • عادة ما يكون لبروتين ألفا الحلزون في بروتين كروي 11 من مخلفات الأحماض الأمينية مع 17 الطول.
  • لديهم جزء كاره للماء أو غير قطبي مدفون داخل القلب بينما الجزء المحب للماء موجود بالسطح الخارجي المكشوف. هذا التكوين يسمح كروي البروتين ليصبح ذائباً في الماء.

بروتين عبر الغشاء

توجد بروتينات عبر الغشاء في غشاء البلازما للخلية، بحيث يمرون من خلاله. دعونا نناقش تكوين بروتين الغشاء بالتفصيل.

  • تشكل بروتينات ألفا الحلزونية جزءًا رئيسيًا من بروتينات الغشاء.
  • هيكل ألفا الحلزون للبروتين الموجود في الطبقة الدهنية الثنائية للخلية ، كبروتين عبر الغشاء ، عادة تمتلك كلا من السلاسل الجانبية كارهة للماء والماء.
  • تتفاعل السلاسل الجانبية الكارهة للماء مع الدهون الموجودة في الغشاء بينما تظل السلاسل الجانبية المحبة للماء مكشوفة على السطح الخارجي.
الصورة الائتمان: ويكيميديا ​​كومنز. بروتينات غشاء ألفا الحلزون.

الملف اللولبي ألفا

الملفات اللولبية ألفا عبارة عن هياكل فائقة الالتفاف تتكون من أشكال حلزونية تدور بشكل حلزوني مرتبة بطريقة مضادة للتوازي. دعونا نلقي نظرة على هياكل ألفا الملف اللولبي.

  • يمكن أن تتكون من بروتينات متكررة من أرماديلو أو هيت أيضًا.
  • هم هيكليا فعال لتفاعلات البروتين والبروتين كما بهم يمكن تغيير التشكل بسهولة عن طريق استخدام القوى الميكانيكية.

Fتقاطعات ألفا هيليكس من البروتين

على الرغم من أن الوظيفة المحددة لبروتينات ألفا الحلزونية تعتمد على هيكلها الثالث ، إلا أنها تشارك في العديد من عمليات التمثيل الغذائي المتنوعة داخل الخلية.

المجموعات الوظيفية من السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية في الحلزون الأسطواني أو السلسلة الرئيسية للبروتين ألفا اللولب ، والتي تبرز للخارج مسؤولة عن التفاعل مع الأشكال البنيوية الأخرى للبروتين أو مع مواقع الترابط الهيدروجيني في الأخاديد الرئيسية أو الثانوية من الحمض النووي.

دعونا نلقي نظرة على الهياكل التفصيلية لبعض الأشكال الوظيفية للبنى الحلزونية ألفا للبروتينات.

أشكال ربط الحمض النووي

أشكال ربط الحمض النووي هي هياكل بروتينية ترتبط بالأخدود الرئيسي للحمض النووي وتشارك في تنظيم الجينات.

اللولب بدوره اللولب

  • بروتين ألفا الحلزون من 20 أحماض أمينية التي تعمل كعنصر ربط DNA ، وتسمى أيضًا المجال الحلزون الحلزوني ، مسؤولة عن الحفاظ على السلامة الهيكلية للحمض النووي by ملزمة في أخدودها الرئيسي بينما يرتبط بروتين بيتا بالأخدود الصغير للحمض النووي. كذلك يسمح لربط عوامل النسخ إلى التسلسل المستهدف في الحمض النووي.
  • يمكن أن يتلاءم اللولب الحلزوني مع الأخدود الرئيسي للحمض النووي بتوجهات مختلفة ، أي موازية أو معاكسة.
  • في الأخدود الرئيسي -تتفاعل محطة NH2 من الحلزون ألفا الأول مع الشحنة السالبة للعمود الفقري للفوسفات لأن الطرف -NH2 يمتلك شحنة موجبة طفيفة. يتفاعل شكل اللولب الحلزوني المنعطف مع مجموعات فوسفات محددة جدًا من حوالي 5-6 أزواج قاعدية موجودة في العمود الفقري للحمض النووي لتكوين روابط هيدروجينية.

اللولب حلقة الحلزون

  • تشبه الحلزون- حلقة- الحلزون الزخارف هي بروتينات ربط الحمض النووي التي تلعب دور عوامل النسخ ولديك تسلسل محفوظ من 40-50 حمض أميني.
  • تعتمد خصوصيتها لربط الحمض النووي على 15 بقايا من الأحماض الأمينية تسمى بروتينات الحلزون الحلزوني الأساسية (bHLH).
  • يؤدي غياب اللولب الحلزوني الأساسي إلى تغيير تناسق هذه الأشكال مما يجعلها غير قادرة على الارتباط بالحمض النووي.
  • تعمل البروتينات الحلزونية الحلزونية الحلزونية التي تحتوي على هذا الجزء من bHLH كعوامل نسخ بينما تعمل البروتينات التي تفتقر إلى مقطع bHLH كمنظمين سلبيين.

بروتينات كروية

بروتينات كروية هي الشكل الأكثر وفرة من البروتينات وتسمى كذلك بسبب شكلها ، حيث ، يتم إخفاء الوجه المضاد للماء داخل الكريات بينما يظل السطح المحب للماء مكشوفًا.

  • هم قادرون على أداء مجموعة متنوعة من الوظائف مثل بروتين رابط (مثال: هيستون التي ترتبط بالحمض النووي) ، الحفز الحيوي (جميع الإنزيمات عبارة عن بروتينات كروية) ، اللائحة, نقل, تخثر الدم (مثال: الفيبرين) ، الهياكل الخلوية والخلوية الإضافية (مثال: الأكتين في تكوين الخيوط الدقيقة وبروتينات غشاء الخلية) ، حصانة (مثال: الغلوبولين المناعي) ، بروتينات الغشاء (مثال: بروتينات الغشاء) والتشوير الخلوي.
الصورة الائتمان: نظام كلية كولورادو المجتمعية. هيكل الهيموجلوبين ، بروتين كروي.

بروتين عبر الغشاء

تتكون بنية البروتين الحلزونية ألفا عادة من البروتينات عبر الغشاء وتنتقل عبر الطبقة ثنائية الشحميات عدة مرات.

  • تعتمد وظائف هذه البروتينات الحلزونية الغشائية على موقعها داخل طبقة ثنائية الدهون.
  • يمكن أن تعمل مثل وسائل النقل جسر للمذابات القطبية أو المحبة للماء ، التعرف على الإشارة, المستقبلات وكما مضخات الأيونات.

المجالات الملفوفة

  • هذه المجالات موجود في كل مكان في البروتينات وجدت في معظم الكائنات الحية.
  • كما يتم حفظ المخلفات الكارهة للماء الثالثة أو الرابعة في مجالات الملفات الملفوفة ، يتم تجميعها بطريقة فريدة بحيث تكون جوانبها الكارهة للماء تجاه بعضها البعض. يستطيعون حول بعضها البعض بطريقة متوازية أو غير متوازية.
  • تلعب مجالات الملف الملفوف أدوارًا مهمة في نظام نقل الحويصلات الغشائية، اين هم تسهيل التغييرات التوافقية في المريكزاتوجهاز جولجي وحويصلات النقل.
  • وهي موجودة في kinetochores أيضًا ، حيث تسمح بربط ألياف المغزل بالكروماتيدات.
  • غالبًا ما يتم استخدامها كـ الفواصل الجزيئية للقلة. يتوسطون في ربط الحويصلة عن طريق العمل كجزيء مباعد يسد فجوة 0.5 ميكرومتر بين جولجي وحويصلات النقل.
الصورة الائتمان: ويكيميديا ​​كومنز

الملف اللولبي ألفا

الملف اللولبي ألفا تتكون من أزواج متكررة من بنية ألفا الحلزونية من البروتينات التي تتجمع في بطريقة معاكسة.

  • يمكن أن تكون موجودة على السطح الخارجي للبروتين حيث يمكن أن تساعد التفاعل بين البروتينات أو يمكن دفنها داخل البروتين وكذلك مكان مشاركتها تشكيل البروتين.
  • يشاركون في التخليق الحيوي للبروتين ، ونقل الحويصلات ، وإصلاح الحمض النووي ويتصرف مثل عوامل النسخ كذلك.
  • تم العثور على الملف اللولبي ألفا في مجمعات المسام النووية كذلك.
بروتينات ألفا حلزونية
الصورة الائتمان: ويكيميديا ​​كومنز.

في الختام

يمكن القول أن التركيب الحلزوني ألفا للبروتين ليس موجودًا في كل مكان فقط في وجوده ولكنه موجود أيضًا في كل مكان في وظائفه. هناك وظائف متنوعة لا تعتمد فقط على هيكلها والبوليمرات المشتركة ولكن أيضًا على طوبولوجيتها.

توليكا بريادارشيني

مرحباً ... أنا توليكا بريادارشيني ، أعذب التكنولوجيا الحيوية أعمل في مجال البحث. الكتابة تمنحني السلام النفسي والرضا. تقاسم المعرفة التي اكتسبتها في هذه العملية هو الكرز على الكعكة. مقالاتي متعلقة بعلوم الحياة وعلم الأحياء والتكنولوجيا الحيوية. يتيح الاتصال عبر LinkedIn- https://www.linkedin.com/in/tulika-priyadarshini/

آخر المقالات

الارتباط هل المجال الكهربائي متجه؟ 5 حقائق يجب أن تعرفها

هل المجال الكهربائي متجه؟ 5 حقائق يجب أن تعرفها

يتم إنشاء المجال الكهربائي بسبب الجسيمات المشحونة. ستوضح هذه المقالة ما إذا كان المجال الكهربائي هو كمية قياسية أو كمية متجهة. المجال الكهربائي هو متجه لأنه يحتوي على ...