Back to chapter

3.9:

الياف اميلويد

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
Amyloid Fibrils

Languages

Share

البروتينات تنطوى لتكون تركيبات ملائمة بشكل نشط مع أحماضهم الأمينية الكارهه للماء من الداخل،و مع أحماضهم الأمينية المشحونة والقطبية من الخارج. بعض البروتينات تنطوى بسهولة من تلقاء نفسها ولكن العديد منهم يتم توجيههم للطي بشكل صحيح ببروتينات التي تسمى الشابرون في بعض الأحيان يتم طي البروتينات إلى أشكال غير صحيحة, يشار إليها غالبًا بإسم بروتينات مطوية بشكل خاطئ والتي تتحلل بواسطة البروتياسوم عدم كفاية الرقابة الخلوية،مثل التعطل عن أداء وظيفة الشابرون أو البروتيسوم بسبب الشيخوخة أو المرض يمكن أن يسبب بقاء البروتينات فى أشكال غير طبيعية يمكن أن تتسبب الطفرات فى طي خاطىء للبروتين إذا اصبح شكل البروتين الأصلي أقل ملاءمة عوامل خارجية مثل التغيرات الفيزيائية أو الكيميائية في السيتوبلازم تدفع البروتينات المطوية بشكل صحيح الى تركيبات جديدة مناسبة للبيئة الجديدة مهما كانت الآلية فإن الطى الخاطئ يمكن أن يجعل اجزاء البروتين القصيرة الكارهه للماء مكشوفة فيتسبب ذلك ان البروتين يصبح غير قابل للذوبان في الماء بعض هذه الأجزاء الكارهه للماء التى عادة ما تنطوى إلى حلزونات ألفا يمكن ان تتجمع لتكون ألواح بيتا مئات من ألواح بيتا و البروتينات المتماثلة المطوية بشكل خاطئ تكوّن روابط هيدروجينية وحزمة متشابكة لتكوين خيوط طويلة حزمتين متشابكتين على مقربة من بعض من الواح بيتا ترتبطان ليكونا خيط بيتا المتقاطع في هذا التركيب،ألواح بيتا الفردية تقع عموديًا على المحور المركزي وهذه الخيوط يمكن أن تتجمّع لتكوين الياف أمايلويد تراكم ألياف الأميلوويد لوحظت فى حالات معينة من تآكل الأعصاب مثل في أمراض الزهايمر والباركنسون أمراض البريون،مثل كروتزفيلدت يعقوب في البشر و اعتلال الدماغ فى البقر المعروف بشكل عام بجنون البقر أيضا يظهر فيه تكوين الياف الامايلويد واحدة على وجه الخصوص بروتين البريون بى آر بي هو بروتين موجود فى الغشاء العصبي طى بى آر بى بشكل خطأ يمكن أن يحول بى آر بى الطبيعى الى أشكال غير طبيعية في نهاية المطاف كل بى آر بي تتخذ الشكل الاستثنائ بى آر بى التي تم طيها بشكل غير صحيح تحتوي على ألواح بيتا وبالتالي فإنها تميل إلى التجميع وتشكل الياف الأميلوويد هذا النموذج غير المسموح به من تكوُن الأميلوويد مرتبط بـ الأمراض العصبية القاتلة ومع ذلك،ليس كل الياف الأميلوويد ألياف ضارة بعض البكتيريا تستخدم ألياف الأميلوويد على أسطحها لإنشاءأغشية حيوية واقية فضلاًعن ذلك فإن حقيقيات النوى تبني ألياف أميلويد منعكسة لتجميع و حفظ بروتينات افرازية حتى تحتاج الخلية إلى إفرازه فهم هذه لأميلوويد منعكسة يمكنه مساعدتنا في تطوير العلاجات لتكتلات الأميلوبيد الغير منعكسة.

3.9:

الياف اميلويد

لييفة أميلويد هي عبارة عن تجمعات من البروتينات غير المطوية.   في معظم الظروف، يتم إعادة طوى البروتينات المشوهة عن طريق البروتينات المرافقة أو تتحلل بواسطة البروتيازوم. ومع ذلك، في حالة حدوث طفرة أو مرض، يمكن أن تتراكم هذه البروتينات لتشكيل مجموعات كبيرة وغالباً ما تتجمع أكثر لتشكيل ألياف ممدودة، تسمى الألياف. &#160؛

لوحظ وجود رواسب أميلويد منذ عام 1639 في الكبد والطحال. &#160؛ &#160؛ في عام 1854، أجرى رودولف فيرشو تلطيخ اليود، الذي يستخدم عادة لتحديد السليلوز، وخلص إلى أن الإيداع كان نوعًا من الكربوهيدرات. أطلق على رواسب الأميلويد اسم أميلويد من الكلمة اليونانية أميلون وكلمة ملجأ اللاتينية للنشاء. على الرغم من أن فريدريش وكيكول اكتشفا أن الركام كان في الغالب بروتينًا، إلا أنه بعد بضع سنوات فقط، في عام 1859، استمر استخدام التسمية الخاطئة. &#160؛ في الأصل، كان يُعتقد أن الألياف تتكون فقط خارج الخلايا، ولكن مؤخراً، ثبت أن الأميلويد يعطل الوظائف داخل الخلايا.

ترتبط اضطرابات الأميلويد بتجمعات البروتين المختلفة. على الرغم من الاختلافات في تسلسل الأحماض الأمينية وتركيبات البروتينات المسببة للأمراض، فإن السمة المميزة لألياف الأميلويد هي الصفائح المكدسة. يحدث تكوين هذه الألياف غير القابلة للذوبان من البروتينات القابلة للذوبان من خلال إنتاج وسيط مكشوف جزئيًا. هذه المادة الوسيطة غير مواتية للديناميكا الحرارية وتتطور بسرعة إلى بوليمر مستقر.

تُعد الألياف والتجمعات الأخرى ، مثل اللويحات ، سمات مميزة لأمراض مثل الزهايمر وباركنسون. ومع ذلك ، فإن الآلية الدقيقة للتنكس العصبي وما إذا كانت الألياف هي السبب أو العرض لا يزال قيد المناقشة. الأمراض الأخرى المصاحبة لليفات الأميلويد هي أمراض البريون ، وهي مجموعة من الاضطرابات العصبية التنكسية المميتة المعروفة بتأثيرها على الحيوانات والبشر. تُعرف أيضًا باسم اعتلال الدماغ الإسفنجي القابل للانتقال (TSEs). يمكن أن تنشأ هذه الاضطرابات تلقائياً عن طريق طفرة وراثية ويمكن أن تنتقل إلى الآخرين عن طريق العدوى. مثال نموذجي لمرض البريون هو اعتلال الدماغ الإسفنجي البقري، المعروف أيضًا باسم مرض جنون البقر، وهو مرض تنكس عصبي في الماشية. يمكن أن ينتقل هذا المرض إلى البشر الذين يأكلون اللحوم المصابة ، حيث يطلق عليه مرض كروتزفيلد جاكوب.

Suggested Reading

  1. Reynaud, E. Protein Misfolding and Degenerative Diseases. Nature Education (2010), 3(9):28
  2. Chiti F, Dobson CM. Protein Misfolding, Amyloid Formation, and Human Disease: A Summary of Progress Over the Last Decade. Annu Rev Biochem. (2017);86 27-68.
  3. Cobb, N. J., & Surewicz, W. K. (2009). Prion diseases and their biochemical mechanisms. Biochemistry, 48(12), 2574–2585. https://doi.org/10.1021/bi900108v
  4. Rambaran, R. N., & Serpell, L. C. (2008). Amyloid fibrils: abnormal protein assembly. Prion, 2(3), 112–117. https://doi.org/10.4161/pri.2.3.7488