Back to chapter

4.1:

مواقع ارتباط الجزىء

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
Ligand Binding Sites

Languages

Share

أنشطة معظم البروتينات تعتمد على تفاعلاتهم مع جزيئات أخرى أو أيونات المعروفة بإسم ليجاند على الرغم من ان الليجاند قادرة على الربط بالبروتينات ليس كل الليجاند ترتبط بكل البروتين وبدلاًمن ذلك،يربط الليجند بمنطقة محددة على سطح البروتين يسمى موقع الربط ولكن كيف تؤكد مواقع ربط الليجاند إنتقائية الإرتباط عندما تتواجد البروتينات مختلطة؟الترتيب الخاص للأحماض الأمينية في البروتين يشكل موقع ربط تكميلى على سطحه لليجاند معين ومع ذلك الاشكال لتكميلية غير كافية للارتباط بالليجاند التفاعلات الكيميائية تربط البروتين والليجاند معًا وبشكل عام،هذه التفاعلات غير تساهمية،منعكسة وضعيفة. ولذلك،فإن الكثير من هذه التفاعلات يجب أن تحدث في الوقت نفسه أثناء ارتباط الليجاند على سبيل المثال،كلما زادت مساحة سطح التفاعل كلما زاد حدوث تفاعل الفان دير واالز أكثر هذه القوى تعمل على أفضل وجه لليجاند الكبيرة بالنسبة للآخرين،التوافق المحدد لموقع الربط يتيح الارتباط الهيدروجينى أو التفاعلات الكهروستاتيكية ولكن إذا تمكن موقع ربط الليجاند أن يشكّل رابطة هيدروجينية لماذا لا تكون روابط هيدروجينية مع الماء في الوسط المحيط تكمُن الإجابة في شكل موقع ربط الليجند كمثال،في هذا البروتين،اتجاه الأحماض الأمينية يشكل فجوة وهى بذلك تقيد وصول جزيئات الماء بالنسبة لجزيئات الماء الفردية, دخول التجويف غير مفضل بشكل نشط حيث انهم يجب أن يكسروا الهيدروجين الخاص بهم مع جزيئات المياه الأخرى وفوق هذا فإن لليجاند سيكوّن روابط هيدروجينية بسهولة مع الاحماض الأمينية القطبية فى موقع الربط لأن التفاعلات المحددة للبروتينات مع الليجند تكون مفضلة اكثر عن تفاعلاتها مع جزيئات الماء كما تكوّن الأحماض الأمينية القطبية تفاعلات كهروستاتيكية مع الليجاند على سبيل المثال،الجلوتامات سالبة الشحنة في موقع الربط هذا يجذب الليجاند ذي الشحنة الموجبة الطفرة في هذا التسلسل التى تحوّل هذا الجلوتامات سالب الشحنة إلى ليسين أيجابى الشحنة تزيل ارتباط الليجاند هذه العوامل مجتمعة،التسلسل والاتجاه الدقيق للأحماض الأمينية بالنسبة إلى بعضها البعض تحدد الفاعلية الكميائية والانتقائية في موقع ربط الخاص بالليجاند

4.1:

مواقع ارتباط الجزىء

البروتينات هي جزيئات ضخمة ديناميكية تنفذ مجموعة متنوعة من العمليات الأساسية؛ ومع ذلك، تعتمد أنشطة معظم البروتينات على تفاعلاتها مع الجزيئات أو الأيونات الأخرى ، المعروفة باسم الروابط.

تعد تفاعلات البروتين-الرابطة محددة تماماً؛ على الرغم من أن العديد من الروابط المحتملة تحيط ببروتين خلوي في أي وقت معين، إلا أن رابطاً معيناً فقط يمكنه الارتباط بهذا البروتين. علاوة على ذلك، لا يرتبط الرابط إلا بمنطقة مخصصة على سطح البروتين، تُعرف باسم موقع الارتباط بالرابط. يتم تحديد خصوصية موقع ربط البروتينات من خلال ترتيب سلسلة الأحماض الأمينية التي تعطي المنطقة شكلها وتفاعلها الكيميائي. ومن ثم، يوفر موقع الارتباط بالرابط شكلاً مكملاً للرابط ويحافظ على الترابط في مكانه عبر التفاعلات الكيميائية. غالبًا ما تكون هذه التفاعلات الكيميائية غير تساهمية؛ ومع ذلك، نظراً لأن هذه التفاعلات قابلة للعكس وضعيفة، فإن العديد من هذه التفاعلات يجب أن تحدث في وقت واحد للحفاظ على البروتين والرابط معًا.

تتضمن الأبحاث التي توضح آليات التفاعل في مواقع ربط الترابط بشكل عام النمذجة بالسيليكو والنُهج في المختبر. تستخدم النمذجة في السيليكو أجهزة الكمبيوتر لمقارنة هياكل البروتين المعروفة سابقاً والبيانات التطورية لعمل تنبؤات لتحديد شكل الارتباط الأمثل وحالة الطاقة لمركب البروتين – الترابط. تكمل نُهج المختبرتوقعاتفي السليكو من خلال تقديم دليل على الارتباط بالروابط من خلال فحوصات الربط والحركية في المختبر. يعد بحث ربط الرابط مهماً لفهم وظائف البروتينات وكيفية قيامها بعمليات خلوية محددة في كل من الظروف الصحية والمرضية. على سبيل المثال، يمكن لبعض الحالات الجينية والسرطانات أن تغير تسلسل البروتين، مما يؤثر في النهاية على قدرته على الارتباط بالرابط. بالإضافة إلى ذلك، يسمح هذا البحث أيضاً للعلماء بتصميم أدوية ذات تفاعلات محددة مع الحد الأدنى من الآثار الجانبية من خلال استهداف موقع الارتباط بالرابط للبروتين ذو العلاقة.

Suggested Reading

  1. Roche, D et al. “Proteins and Their Interacting Partners: An Introduction to Protein-Ligand Binding Site Prediction Methods.” International journal of molecular sciences vol. 16,12 29829-42. 15 Dec. 2015
  2. Du X et al. Insights into Protein-Ligand Interactions: Mechanisms, Models, and Methods. International journal of molecular sciences. 2016;17(2):144.