Back to chapter

4.2:

ترافق جزبئات البروتين

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
Protein-protein Interfaces

Languages

Share

العديد من العمليات البيولوجية تعتمد على تفاعلات البروتين مع البروتين فى الحقيقة, عدد كبير من البروتينات بحاجة إلى تكوين مركب معقد بروتينى أو مجموعات قليلة الوحدات, لأداء وظائفها أحيانًا اثنان أو أكثر من البروتينات المتطابقة تشكل مركب معقدًا،مثل هذا الكينسن ثنائى الوحدات الذى يتكون من اثنان من سلاسل البروتين المتطابقة. في حالات أخرى،البروتينات أو متعددة الببتيد المختلفة تتجمع معا لتشكيل وحدة وظيفية على سبيل المثال،الانبيبات الدقيقة فى الهيكل الخلوى تتكون من ثنائيات الفا وبيتا تيوبلين الأسطح الرابطة لوحدات ألفا وبيتا تيوبلين بها أشكال تكميلية. هذه الأشكال المتوافقة تمكّن الوحدات من تكوين عدد كبير من التفاعلات غير التساهمية،التي تمسك لفا وبيتا تيوبلين معًبعضهم هذا النوع من السطح البينى مثال لتفاعل الأسطح مع الأسطح تشابها مع مواقع ربط الليجاند تفاعلات السطح البينى فى البروتين مع البروتين الآخر قد يتضمن روابط غير تساهمية وقوى ناتجه من كره الماء ومع ذلك،الروابط ثنائية الكبريت التساهمية بين الأحماض الأمينية سيستيين على سطح كل بروتين قد تلعب أيضًا دورًا لإبقائها معا.ولكن ليس كل الأسطح البينية للبروتين تظهر توافق سطحى بشكل وثيق على سبيل المثال،العديد من الإنزيمات،مثل البروتين كايناز أ هنا تكوّن شق بواسطته يمكن التعرف على حلقات عديد البيبتايد لمشاركينهم فى التفاعل والربط به. هذا النوع من السطح البينى معروف بتفاعل السلاسل السطحية. نوع آخر من السطح البينى،معروف بالتفاعل بين حلزون-حلزون أو لولب لولب يتكون عندما اثنان من الحلزونات من البروتينات يلتفوا حول بعض هذا السطح البينى يتم مراقبته بشكل متكرر في البروتينات التي تحتوي على مجموعات كبيرة من نطاقات ليوسين زيبر مثل عوامل نسخ حقيقيات النوى في الختام, التركيب الفيزيائى والخواص الكيميائية للأجزاء المتفاعلة تحدد نوع السطح البينى بين اثنان من البروتين

4.2:

ترافق جزبئات البروتين

تشكل العديد من البروتينات معقدات للقيام بوظائفها، مما يجعل تفاعلات البروتين والبروتين (PPIs) ضرورية لبقاء الكائن الحي. يتم تثبيت معظم مثبطات مضخة البروتون بواسطة العديد من القوى الكيميائية غير التساهمية الضعيفة. يحدد الشكل المادي للواجهات الطريقة التي يتفاعل بها بروتينان. العديد من البروتينات الكروية لها أشكال متطابقة بشكل وثيق على أسطحها، والتي تشكل عدداً كبيراً من الروابط الضعيفة.بالإضافة إلى ذلك، تحدث العديد من مثبطات مضخة البروتون بين حلزونيين أو بين شق سطحي وسلسلة أو خيط متعدد الببتيد.

تُستخدم طرق حسابية وكيميائية حيوية مختلفة لدراسة واجهات البروتين. يمكن استخدام الطرق المعملية، مثل تنقية التقارب، وقياس الطيف الكتلي، والمصفوفات الدقيقة للبروتين، لتحديد التفاعلات الجديدة. يتم استخدام الترسيب المناعي المشترك للبروتينات والفحص ثنائي الهجين من الخميرة على نطاق واسع لتقديم دليل على ما إذا كان هناك بروتينان يتفاعلان في المختبر.&#160؛ يمكن لبرامج الكمبيوتر أن تتنبأ بمؤشرات PPI بناءً على تفاعلات مماثلة موجودة في بروتينات أخرى من خلال مقارنة تسلسلات البروتين والهياكل ثلاثية الأبعاد. المناهج الحسابية الأخرى، مثل التنميط النشوء والتطور، تتنبأ بمؤشرات أسعار المنتجين بناءً على التطور المشترك للشركاء الملزمين. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام تحليل اندماج الجينات للتنبؤ بشركاء التفاعل من خلال إيجاد أزواج بروتينية مدمجة في جينوم الكائنات الحية الأخرى. &#160؛

تتفاعل البروتينات عادةً مع شركاء متعددين إما في نفس الوقت أو في أوقات مختلفة ، وقد تحتوي على أكثر من واجهة تفاعل. &#160؛ تشكل العديد من البروتينات مجمعات كبيرة تؤدي وظائف محددة لا يمكن القيام بها إلا بواسطة المجمع الكامل. في بعض الحالات ، يتم تنظيم تفاعلات البروتين هذه؛ أي أن البروتين قد يتفاعل مع شركاء مختلفين بناءً على الاحتياجات الخلوية. تقوم التحليلات الحسابية والإحصائية الأخرى بفرز هذه التفاعلات في شبكات ، يتم تنسيقها في قواعد بيانات تفاعلية عبر الإنترنت. تمكّن قواعد البيانات القابلة للبحث المستخدمين من دراسة تفاعلات بروتينية معينة، بالإضافة إلى تصميم الأدوية التي يمكن أن تعزز التفاعلات في الواجهة أو تعطلها.

Suggested Reading

  1. Koh GC, Porras P, Aranda B, Hermjakob H, Orchard SE. Analyzing protein-protein interaction networks. Journal of Proteome Research. 2012 Apr;11(4):2014-2031.
  2. Laraia L, McKenzie G, Spring DR, Venkitaraman AR, Huggins DJ. Overcoming Chemical, Biological, and Computational Challenges in the Development of Inhibitors Targeting Protein-Protein Interactions. Chem Biol. 2015;22(6):689–703.
  3. De Las Rivas J, Fontanillo C. Protein-protein interactions essentials: key concepts to building and analyzing interactome networks. PLoS Comput Biol. 2010;6(6):e1000807.
  4. Lalonde S, Ehrhardt DW, Loqué D, Chen J, Rhee SY, Frommer WB. Molecular and cellular approaches for the detection of protein-protein interactions: latest techniques and current limitations. Plant J. 2008 Feb;53(4):610-35.
  5. Amos-Binks A, Patulea C, Pitre S, et al. Binding site prediction for protein-protein interactions and novel motif discovery using re-occurring polypeptide sequences. BMC Bioinformatics. 2011;12:225. Published 2011 Jun 2.