4.3:

4.3: مواقع ترابط محفوظة من التغيير

Conserved Binding Sites

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

Conserved Binding Sites

4.2: Protein-protein Interfaces

4.4: The Equilibrium Binding Constant and Binding Strength

4,243 Views

•

01:49 min

•

November 23, 2020

Overview

يعتمد الدور البيولوجي للعديد من البروتينات على تفاعلاتها مع روابطها ، وهي جزيئات صغيرة ترتبط بمواقع محددة على البروتين تُعرف بمواقع ارتباط الرابطة. وغالباً ما يتم حفظ مواقع ارتباط الرابطة بين البروتينات المتماثلة مثل هذه المواقع مهم لوظيفة البروتين.

غالباً ما توجد مواقع الربط في جيوب كبيرة، وإذا كان موقعها على سطح البروتين غير معروف، فيمكن التنبؤ به باستخدام طرق مختلفة. تحلل الطريقة النشطة حسابياً طاقة التفاعل لبقايا الأحماض الأمينية المختلفة مع الترابط وتتوقع تلك التي تكون فيها طاقة الربط على الأقل مواقع ربط محتملة. ومع ذلك، غالباً ما يتم استخدام فحص التسلسلات المحفوظة جنبًا إلى جنب مع منهجيات أخرى لتعزيز هذا التنبؤ بشكل أكبر. يمكن استخدام المخلفات المحفوظة هيكليًا للتمييز بين مواقع الارتباط وأسطح البروتين المكشوفة. يتم حفظ الأحماض الأمينية، Trp، و Phe، و Met بشكل كبير في مواقع الربط، ولا يتم ملاحظة مثل هذا الحفظ في حالة أسطح البروتين المكشوفة.

يمكن للأدوات الحسابية المختلفة أن تتنبأ بمواقع الربط باستخدام مزيج من منهجيات مواقع الربط الهيكلية والحيوية والمحفوظة. &#16؛ ConCavity هي أداة يمكن استخدامها للتنبؤ بجيوب ربط الترابط ثلاثي الأبعاد ومخلفات ربط الترابط الفردية. تدمج الخوارزمية المستخدمة بشكل مباشر تقديرات الحفاظ على التسلسل التطوري مع التنبؤ القائم على الهيكل. يتم استخدام أداة أخرى، MONKEY، لتحديد مواقع ربط عامل النسخ المحفوظة في محاذاة متعددة الأنواع. وهي تستخدم خصوصية العوامل ونماذج تطور موقع الربط لحساب احتمالية حفظ المواقع المفترضة وتعيين أهمية إحصائية لكل توقع.

Transcript

بشكل عام،مواقع ربط الليجاند تقع ضمن تجمعات أحماض أمينية محددة أو نطاقات مُخصصة لنوع معين من التفاعل. الأجزاء التي تشكل أهمية حاسمة بالنسبة إلى وظيفة نطاق،مثل ربط الليجاند لم يطرأ أي تغيير عليها أثناء التطور،لأن كقاعدة الطفرات التي تقضي على مهام حيوية قد أُلغيت بالانتقاء الطبيعي. على سبيل المثال،الكثير من البروتينات النووية, بما في ذلك عوامل النسخ تحتوي على نطاقات إف إف التى ترتبط ب آر إن إيه بوليميرلز2.

هذه النطاقات تأخذ اسمها من احتواءها على اثنين من الحمضين الأمينين الفينيل ألانين على حلزونين منفصلين. هذا النوع من الحمض الأمينى الفينيل ألانين, إلى جانب القليل من الأحماض امينية الأخرى المحفوظة, تكوّن الجزء المركزى الكاره للماء فى موقع الترابط. إستبدال هذه الأحماض الأمينية سوف يخل بتكوين هذا التركيب المحدد،ومن ثم يؤثر على قدرتها على الربط ب آر إن إيه بوليميراز2 يستخدم العلماء تتبع التطور للعثور على المناطق المحافظة على النطاقات.

يتم تنفيذ ذلك بواسطة مقارنة تسلسل الجينوم والبروتين فى النطاقات المماثلة وتحديد الأحماض الأمينية التى بقيت دون تغيير. تحليل لاحق لهذه التسلسلات ذات الصلة تسمح بالتعرف على تجمعات تكونت بواسطة الأحماض الأمينية المحفوظة. يمكن استخدام هذه البيانات في أنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد لتحديد أشكال البروتينات،وأيضا التركيب المثالى للتسلسلات الخاصة بهم تحليل التسلسلات المحفوظة والتركيبات تساعد العلماء على فهم العلاقات التطورية بين البروتينات ويسمح لهم أيضاًبتوقع المواقع الرابطة للبروتينات الجديدة المحتواة على تجمعات مماثلة.

Key Terms and definitions

Binding Sites – Places on a protein where specific small molecules, or ligands, attach.
Conserved Residues – Evolutionarily preserved amino acids often found in binding sites.
Site Liaison – Synonym for binding site in proteins.
Conserved Proteins – Proteins retaining their function and structure across different species.
Conserved Domains – Stable units in proteins that have remained unchanged throughout evolution.

Learning Objectives

Define Binding Sites – Understand where ligands attach to proteins (e.g., binding sites).
Contrast Conserved vs Exposed Residues – Comprehend key differences (e.g., Trp, Phe, Met are conserved).
Explore Conserved Domains – Discuss their importance in protein function (e.g., conserved domains).
Explain Prediction Methods – Describe computational tools and strategies.
Apply in Molecular Biology – Understand role of binding sites in protein function.

Questions that this video will help you answer

What is a binding site and how does conserved residue relate to it?
What is the significance of conserved domains in proteins?
How do prediction methods help identify potential binding sites?

This video is also useful for

Students – Deepen understanding of protein structure and function through binding sites
Educators – Provide a clear framework on protein binding sites for effective teaching
Researchers – Understand binding sites for proteins in research methodologies
Biochemists – Predict binding sites, aiding in protein research and drug discovery