معلومة

6.6: تخليق البروتين - علم الأحياء

6.6: تخليق البروتين - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أهداف التعلم

  • اشرح كيف تحدد الشفرة الجينية المخزنة داخل الحمض النووي البروتين الذي سيتشكل
  • صف عملية النسخ
  • صف عملية الترجمة
  • ناقش وظيفة الريبوسومات

وقد ذُكر سابقًا أن الحمض النووي يوفر "مخططًا" لبنية الخلية وعلم وظائف الأعضاء. يشير هذا إلى حقيقة أن الحمض النووي يحتوي على المعلومات اللازمة للخلية لبناء نوع واحد مهم جدًا من الجزيء: البروتين. تتكون معظم المكونات الهيكلية للخلية ، على الأقل جزئيًا ، من البروتينات ، وتكاد تكون جميع الوظائف التي تقوم بها الخلية بمساعدة البروتينات. تعتبر الإنزيمات من أهم فئات البروتينات ، والتي تساعد في تسريع التفاعلات الكيميائية الحيوية الضرورية التي تحدث داخل الخلية. تتضمن بعض هذه التفاعلات الكيميائية الحيوية الحرجة بناء جزيئات أكبر من مكونات أصغر (كما يحدث أثناء تكرار الحمض النووي أو تخليق الأنابيب الدقيقة) وتفتيت الجزيئات الأكبر إلى مكونات أصغر (مثل عند حصاد الطاقة الكيميائية من جزيئات المغذيات). مهما كانت العملية الخلوية ، فمن شبه المؤكد أنها تنطوي على البروتينات. تمامًا كما يصف جينوم الخلية مكملها الكامل للحمض النووي للخلية بروتين هو مكمله الكامل للبروتينات.

يبدأ تخليق البروتين بالجينات. أ الجين هو جزء وظيفي من الحمض النووي يوفر المعلومات الجينية اللازمة لبناء البروتين. يوفر كل جين معين الكود اللازم لبناء بروتين معين. التعبير الجيني، الذي يحول المعلومات المشفرة في الجين إلى منتج جيني نهائي ، يحدد في النهاية بنية الخلية ووظيفتها من خلال تحديد البروتينات التي يتم تصنيعها. يعمل تفسير الجينات بالطريقة التالية. تذكر أن البروتينات عبارة عن بوليمرات أو سلاسل للعديد من وحدات بناء الأحماض الأمينية. يترجم تسلسل القواعد في الجين (أي تسلسل النوكليوتيدات A ، T ، C ، G) إلى تسلسل الأحماض الأمينية. أ ثلاثة توائم هو جزء من ثلاث قواعد DNA متتالية ترمز لحمض أميني معين. على غرار الطريقة التي بها رمز من ثلاثة أحرف كلب يشير إلى صورة كلب ، يشير الرمز الأساسي للحمض النووي المكون من ثلاثة أحرف إلى استخدام حمض أميني معين.

على سبيل المثال ، تحدد CAC ثلاثي الحمض النووي (السيتوزين والأدينين والسيتوزين) الحمض الأميني فالين. لذلك ، فإن الجين ، الذي يتكون من ثلاثة توائم متعددة في تسلسل فريد ، يوفر الكود لبناء بروتين كامل ، مع العديد من الأحماض الأمينية في التسلسل الصحيح (الشكل 1). الآلية التي تحول الخلايا من خلالها كود الحمض النووي إلى منتج بروتيني هي عملية من خطوتين ، مع جزيء RNA كوسيط.

من DNA إلى RNA: النسخ

يوجد الحمض النووي داخل النواة ، ويتم تخليق البروتين في السيتوبلازم ، وبالتالي يجب أن يكون هناك نوع من المرسل الوسيط الذي يترك النواة ويدير تخليق البروتين. هذا الرسول الوسيط رسول RNA (مرنا)، وهو حمض نووي أحادي السلسلة يحمل نسخة من الشفرة الوراثية لجين واحد خارج النواة إلى السيتوبلازم حيث يتم استخدامه لإنتاج البروتينات.

هناك عدة أنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي ، ولكل منها وظائف مختلفة في الخلية. تشبه بنية الحمض النووي الريبي الحمض النووي مع بعض الاستثناءات الصغيرة. لسبب واحد ، على عكس الحمض النووي ، فإن معظم أنواع الحمض النووي الريبي ، بما في ذلك الرنا المرسال ، تكون أحادية الجديلة ولا تحتوي على خيط مكمل. ثانيًا ، يحتوي سكر الريبوز في الحمض النووي الريبي على ذرة أكسجين إضافية مقارنة بالحمض النووي. أخيرًا ، بدلاً من قاعدة الثايمين ، يحتوي الحمض النووي الريبي على اليوراسيل الأساسي. هذا يعني أن الأدينين سيقترن دائمًا مع اليوراسيل أثناء عملية تخليق البروتين.

يبدأ التعبير الجيني بالعملية المسماة النسخ، وهو تخليق خيط من الرنا المرسال مكمل للجين المعني. تسمى هذه العملية النسخ لأن mRNA يشبه نسخة أو نسخة من شفرة الحمض النووي للجين. يبدأ النسخ بطريقة تشبه إلى حد ما تكرار الحمض النووي ، حيث تتفكك منطقة من الحمض النووي ويفصل الخيطان ، ومع ذلك ، سيتم تقسيم هذا الجزء الصغير فقط من الحمض النووي. يتم استخدام التوائم الثلاثة داخل الجين في هذا القسم من جزيء الحمض النووي كقالب لنسخ الشريط التكميلي للحمض النووي الريبي (الشكل 2). أ كودون هي سلسلة من ثلاث قواعد من الرنا المرسال ، تسمى لأنها ترمز مباشرة للأحماض الأمينية. مثل تكرار الحمض النووي ، هناك ثلاث مراحل للنسخ: البدء والاستطالة والإنهاء.

المرحلة 1: البدء

منطقة في بداية الجين تسمى أ المروجين- تسلسل معين من النيوكليوتيدات - يطلق بداية النسخ.

المرحلة الثانية: الاستطالة

يبدأ النسخ عندما يزيل بوليميراز الحمض النووي الريبي قطعة الحمض النووي. خصلة واحدة ، يشار إليها باسم حبلا الترميز ، تصبح القالب مع الجينات المراد ترميزها. يقوم البوليميراز بعد ذلك بمحاذاة الحمض النووي الصحيح (A ، C ، G ، أو U) مع قاعدته التكميلية على خيط ترميز الحمض النووي. بوليميراز الحمض النووي الريبي هو إنزيم يضيف نيوكليوتيدات جديدة إلى خيط متزايد من الحمض النووي الريبي. هذه العملية تبني خيطًا من الرنا المرسال.

المرحلة 3: الإنهاء

عندما يصل البوليميراز إلى نهاية الجين ، يقوم واحد من ثلاثة توائم محددة (UAA ، UAG ، أو UGA) بترميز إشارة "توقف" ، والتي تحفز الإنزيمات لإنهاء النسخ وتحرير نسخة mRNA. قبل أن يغادر جزيء الرنا المرسال النواة ويبدأ في تخليق البروتين ، يتم تعديله بعدة طرق. لهذا السبب ، غالبًا ما يطلق عليه اسم pre-mRNA في هذه المرحلة. على سبيل المثال ، يحتوي الحمض النووي الخاص بك ، وبالتالي الرنا المرسال التكميلي ، على مناطق طويلة تسمى المناطق غير المشفرة التي لا ترمز للأحماض الأمينية. وظيفتهم لا تزال لغزا ، ولكن تسمى العملية الربط يزيل هذه المناطق غير المشفرة من نسخة ما قبل مرنا (الشكل 3).

أ لصق—هيكل يتكون من بروتينات مختلفة وجزيئات أخرى — يرتبط بـ mRNA و "وصلات" أو يقطع المناطق غير المشفرة. يُطلق على الجزء الذي تمت إزالته من النص اسم ملف إنترون. يتم لصق exons المتبقية معًا. ان إكسون هو جزء من الحمض النووي الريبي يبقى بعد التضفير. ومن المثير للاهتمام أن بعض الإنترونات التي تمت إزالتها من الرنا المرسال ليست دائمًا غير مشفرة. عندما يتم تقسيم مناطق ترميز مختلفة من الرنا المرسال ، ستنتج في النهاية اختلافات مختلفة في البروتين ، مع وجود اختلافات في البنية والوظيفة. ينتج عن هذه العملية مجموعة متنوعة أكبر بكثير من البروتينات ووظائف البروتين الممكنة. عندما تكون نسخة mRNA جاهزة ، فإنها تنتقل من النواة إلى السيتوبلازم.

من الحمض النووي الريبي إلى البروتين: ترجمة

مثل ترجمة كتاب من لغة إلى أخرى ، يجب ترجمة الكودونات الموجودة على سلسلة من الرنا المرسال إلى أبجدية الأحماض الأمينية للبروتينات. ترجمة هي عملية تصنيع سلسلة من الأحماض الأمينية تسمى أ بولي ببتيد. تتطلب الترجمة مساعدتين رئيسيتين: أولاً ، "مترجم" ، وهو الجزيء الذي سينفذ الترجمة ، وثانيًا ، ركيزة يتم ترجمة خيط الرنا المرسال على أساسها إلى بروتين جديد ، مثل "مكتب" المترجم. يتم استيفاء كلا هذين الشرطين بواسطة أنواع أخرى من الحمض النووي الريبي. الركيزة التي تتم الترجمة عليها هي الريبوسوم. تذكر أنه تم العثور على العديد من ريبوسومات الخلية مرتبطة بـ ER الخام ، وتقوم بتوليف البروتينات الموجهة لجهاز جولجي.

RNA الريبوسوم (rRNA) هو نوع من الحمض النووي الريبي (RNA) الذي ، مع البروتينات ، يؤلف بنية الريبوسوم. توجد الريبوسومات في السيتوبلازم كمكونين متميزين ، وحدة فرعية صغيرة وكبيرة. عندما يكون جزيء mRNA جاهزًا للترجمة ، تجتمع الوحدتان الفرعيتان معًا وترتبطان بـ mRNA. يوفر الريبوسوم ركيزة للترجمة ، حيث يجمع جزيء الرنا المرسال مع "المترجمين" الجزيئيين الذين يجب أن يفكوا شفرة الكود الخاص به. الشرط الرئيسي الآخر لتخليق البروتين هو جزيئات المترجم التي "تقرأ" فعليًا كودونات الرنا المرسال.

نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) هو نوع من الحمض النووي الريبي ينقل الأحماض الأمينية المناسبة إلى الريبوسوم ، ويربط كل حمض أميني جديد بالآخر ، ويبني سلسلة البولي ببتيد واحدًا تلو الآخر. وهكذا ينقل الحمض الريبي النووي النقال أحماض أمينية معينة من السيتوبلازم إلى عديد ببتيد متزايد. يجب أن تكون جزيئات الحمض النووي الريبي قادرة على التعرف على الكودونات الموجودة على الرنا المرسال ومطابقتها مع الأحماض الأمينية الصحيحة. يتم تعديل الحمض الريبي النووي النقال لهذه الوظيفة. يوجد في أحد طرفي هيكله موقع ربط لحمض أميني معين. على الطرف الآخر ، يوجد تسلسل أساسي يطابق الكودون الذي يحدد الحمض الأميني الخاص به. يسمى هذا التسلسل المكون من ثلاث قواعد على جزيء الحمض النووي الريبي (tRNA) أنتيكودون. على سبيل المثال ، يحتوي الحمض النووي الريبي (tRNA) المسؤول عن نقل الحمض الأميني جليكاين على موقع ربط للجليسين في أحد طرفيه. من ناحية أخرى ، يحتوي على anticodon يكمل كودون الجليسين (GGA هو كودون للجليسين ، وبالتالي فإن anticodon tRNAs يقرأ CCU). يمكن لجزيء الحمض الريبي النووي النقال ، المجهز بشحنته الخاصة ومضاد الكودون المطابق ، قراءة كودون mRNA المعترف به وإحضار الحمض الأميني المقابل إلى سلسلة النمو (الشكل 4).

الشكل 4. الترجمة من الحمض النووي الريبي إلى البروتين. انقر للحصول على صورة أكبر. أثناء الترجمة ، تتم "قراءة" نسخة mRNA بواسطة مجمع وظيفي يتكون من جزيئات الريبوسوم و tRNA. تجلب الحمض الريبي النووي النقال الأحماض الأمينية المناسبة بالتسلسل إلى سلسلة البولي ببتيد المتنامية عن طريق مطابقة الكودونات المضادة مع الكودونات الموجودة على حبلا الرنا المرسال.

تتكون الترجمة من ثلاث مراحل رئيسية ، مثل عمليات تكرار الحمض النووي ونسخه ، وهي: البدء والاستطالة والإنهاء. يحدث البدء بربط الريبوسوم بنسخة mRNA. تتضمن مرحلة الاستطالة التعرف على مضاد كودون الحمض الريبي النووي النقال مع كودون الرنا المرسال التالي في التسلسل. بمجرد أن يتم ربط تسلسل الكودون والكودون (تذكر أنهما أزواج قاعدة مكملة) ، يقدم الحمض الريبي النووي النقال حمولة الأحماض الأمينية الخاصة به ويتم ربط خيط البولي ببتيد المتنامي بهذا الحمض الأميني التالي. يحدث هذا الارتباط بمساعدة الإنزيمات المختلفة ويتطلب طاقة. ثم يطلق جزيء الحمض النووي الريبي (tRNA) حبلا الرنا المرسال ، وتحول خيط الرنا المرسال كودونًا واحدًا في الريبوسوم ، ويصل الحمض النووي الريبي المناسب التالي بمضاد الكودون المطابق. تستمر هذه العملية حتى يتم الوصول إلى الكودون النهائي على الرنا المرسال والذي يوفر رسالة "توقف" تشير إلى إنهاء الترجمة وتؤدي إلى إطلاق البروتين الكامل الذي تم تصنيعه حديثًا. وهكذا ، يتم نسخ الجين داخل جزيء الحمض النووي إلى mRNA ، والذي يتم ترجمته بعد ذلك إلى منتج بروتيني (الشكل 5).

بشكل عام ، سيتم ترجمة نسخ mRNA في وقت واحد بواسطة عدة ريبوسومات مجاورة. هذا يزيد من كفاءة تخليق البروتين. قد يترجم ريبوسوم واحد جزيء mRNA في دقيقة واحدة تقريبًا ؛ لذلك يمكن أن تنتج ريبوسومات متعددة على متن نسخة واحدة عدة أضعاف عدد نفس البروتين في نفس الدقيقة. أ بوليبوزوم عبارة عن سلسلة من الريبوسومات تترجم خيطًا واحدًا من الرنا المرسال.

شاهد هذا الفيديو للتعرف على الريبوسومات. يرتبط الريبوسوم بجزيء الرنا المرسال لبدء ترجمة شفرته إلى بروتين. ماذا يحدث للوحدات الريبوسومية الصغيرة والكبيرة في نهاية الترجمة؟

تم استبعاد عنصر YouTube من هذا الإصدار من النص. يمكنك مشاهدته على الإنترنت هنا: pb.libretexts.org/aapi/؟p=110


6.6: الأمراض المتعلقة بالبروتينات

  • بمساهمة جينيفر دريبر ، ماري كينوا فيالكوفسكي ريفيلّا ، وأمبير آلان تيتشينال
  • أعضاء هيئة التدريس (برنامج علوم الغذاء والتغذية البشرية وبرنامج التغذية البشرية) بجامعة هاواي ولقوي في M & # 257noa

كما قد تتذكر ، فإن الاعتدال يشير إلى الحصول على كمية مناسبة من المغذيات و mdash لا تحتوي على القليل جدًا ولا كثيرًا. يشتمل النظام الغذائي الصحي على جميع العناصر الغذائية باعتدال. انخفاض تناول البروتين له عواقب صحية عديدة ، والنقص الحاد في البروتين في النظام الغذائي يؤدي في النهاية إلى الوفاة. على الرغم من أن النقص الحاد في البروتين أمر نادر الحدوث لدى الأطفال والبالغين في الولايات المتحدة ، فمن المقدر أن أكثر من نصف كبار السن في دور رعاية المسنين يعانون من نقص البروتين. يتراوح نطاق توزيع المغذيات الكبيرة المقبول (AMDR) للبروتين للبالغين بين 10 و 35 بالمائة من السعرات الحرارية ، وهو نطاق واسع إلى حد ما. نسبة البروتين في النظام الغذائي المرتبط بسوء التغذية وعواقبه الصحية أقل من 10 في المائة ، ولكن هذا غالبًا ما يكون مصحوبًا بنقص في السعرات الحرارية والمغذيات الدقيقة الأخرى. سنناقش في هذا القسم العواقب الصحية لاستهلاك البروتين الذي يكون إما منخفضًا جدًا لدعم عمليات الحياة و rsquos أو مرتفع جدًا ، مما يزيد من خطر الإصابة بأمراض مزمنة. في القسم الأخير من هذا الفصل ، سنناقش بمزيد من التفصيل الخيارات الشخصية التي يمكنك القيام بها لتحسين صحتك عن طريق استهلاك الكمية المناسبة من البروتين عالي الجودة.


الأحماض الأمينية الأساسية وغير الأساسية

نقوم أيضًا بتصنيف الأحماض الأمينية بناءً على جوانبها الغذائية (الجدول 6.1 & # 8220 الأحماض الأمينية الأساسية وغير الأساسية & # 8221):

  • الأحماض الأمينية غير الأساسية ليست مطلوبة في النظام الغذائي ، لأن الجسم يستطيع تصنيعها. لا تزال حيوية لتخليق البروتين ، ولا تزال موجودة في الطعام ، ولكن نظرًا لأن الجسم قادر على صنعها ، فلا داعي للقلق بشأن المتطلبات الغذائية. هناك 11 من الأحماض الأمينية غير الأساسية.
  • الأحماض الأمينية الأساسية لا يمكن تصنيعها من قبل الجسم بكميات كافية ، لذلك يجب الحصول عليها في النظام الغذائي. هناك 9 أحماض أمينية أساسية.

غير ضروري

* شرط أساسي

الجدول 6.1. الأحماض الأمينية الأساسية وغير الأساسية

في بعض الأحيان أثناء الطفولة ، والنمو ، وفي الحالات المرضية ، لا يستطيع الجسم تخليق ما يكفي من بعض الأحماض الأمينية غير الأساسية ، وهناك حاجة إلى المزيد منها في النظام الغذائي. تسمى هذه الأنواع من الأحماض الأمينية الأحماض الأمينية الأساسية المشروطة.

تعتمد القيمة الغذائية للبروتين على الأحماض الأمينية التي يحتويها وبأي كميات. كما سنناقش لاحقًا ، فإن الطعام الذي يحتوي على جميع الأحماض الأمينية الأساسية بكميات كافية يسمى أ مصدر بروتين كامل، في حين أن واحدًا لا يسمى مصدر بروتين غير مكتمل.


النسخ: DNA → RNA

النسخ هي الخطوة الأولى في تخليق البروتين. إنها عملية تكوين خيط قصير من الرنا المرسال من جين واحد على خيط طويل من الحمض النووي.

يعمل حبلا mRNA كصورة & # 8220 يمكن التخلص منها & # 8221 من رمز DNA الرئيسي لجين مغلق في & # 8220vault & # 8221 (النواة). لن & # 8217t نريد استخدام رمزنا الرئيسي (DNA) لعمل وصفات البروتين الخاصة بنا ، أليس كذلك؟ نحن نستخدم نسخة ضوئية (mRNA) بدلاً من ذلك!

عندما تفكر في النسخ ، فكر في الكلمة & # 8220script & # 8221 واربطها بالأحرف. في هذه المرحلة ، نقوم بتغيير نص جين واحد من أحرف DNA إلى أحرف RNA. ألق نظرة على الرسم البياني أدناه الذي يظهر النسخ. ادرسها ثم اقرأ الخطوات أدناه لفهمها بشكل أفضل.

  1. المبادرة: يتم فصل الحلزون المزدوج للحمض النووي بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي لعمل فقاعة نسخ في بداية الجين المطلوب. يبدأ بوليميراز الحمض النووي الريبي بمطابقة أزواج القواعد التكميلية من نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي مع الحمض النووي. لاحظ أنه يتطابق مع U مع A RNA لا يحتوي على Thymine (T).
  2. استطالة: يستطيل تسلسل mRNA مع تحرك بوليميراز الحمض النووي الريبي على طول الحمض النووي. يحدث هذا بمعدل 40 نيوكليوتيد في الثانية!
  3. نهاية: RNA polymerase يصل إلى تسلسل إنهاء وينفصل عن DNA. يتم تحرير جزيء mRNA المكتمل.

يرمز الخيط الناتج من الرنا المرسال لصنع البروتين. يبدأ بحرف ابدأ الكودون وينتهي ب وقف الكودون. أ كودون هو تسلسل من ثلاثة أحرف على mRNA أو DNA يرمز لحمض أميني معين. سوف ينتقل mRNA الآن من النواة إلى السيتوبلازم للعثور على الريبوسوم لنسخ كوده & # 8217s.


6. فرز البروتين - أساسيات علم الأحياء الجزيئي

يوجد 10000 نوع مختلف من البروتينات في خلية الثدييات. يتم تصنيع معظم هذه البروتينات بواسطة الريبوسومات العصارية الخلوية وتبقى داخل العصارة الخلوية. ومع ذلك ، يتم تسليم العديد من البروتينات المنتجة في الخلية إما إلى غشاء خلية معين أو إلى سطح الخلية للإفراز. على سبيل المثال ، يجب توصيل العديد من بروتينات مستقبلات الهرمونات والبروتينات الناقلة إلى غشاء البلازما ، كما يجب استهداف النواة بعض الإنزيمات القابلة للذوبان في الماء مثل RNA و DNA polymerases والهيستونات. يجب أن تصل جميع البروتينات التي تنتجها الخلية إلى مواقعها الصحيحة حتى تعمل الخلية بشكل صحيح. يُشار إلى توصيل البروتينات المُصنَّعة حديثًا من العصارة الخلوية إلى مواقعها الخلوية المناسبة باسم "فرز البروتين أو استهداف البروتين أو تهريب البروتين".

هناك نوعان أساسيان من مسارات الاستهداف (الشكل 6.1):

  1. استهداف ما بعد الترجمة: يحدث بعد وقت قصير من تخليق البروتين عن طريق الترجمة في الريبوسوم. تستهدف هذه البروتينات
    • نواة،
    • الميتوكوندريا،
    • البلاستيدات الخضراء و
    • بيروكسيسومات.
  2. استهداف الترجمة المشتركة (مسار إفرازي): البروتينات أثناء ترجمتها تستهدف الشبكة الإندوبلازمية (ER) وبالتالي تدخل المسار الإفرازي. تستهدف هذه البروتينات
    • ER ،
    • جهاز جولجي،
    • الجسيمات المحللة،
    • غشاء البلازما و
    • البروتينات المفرزة.

وبالتالي ، يتم استهداف هذه البروتينات بعد متعدية.

تسلسل الإشارات

تسلسلات الإشارات هي التسلسلات التي تساعد في استهداف البروتينات إلى وجهاتها الخلوية المناسبة. هذه التسلسلات موجودة في البروتين المركب نفسه. يبلغ طولها حوالي 20-50 حمضًا أمينيًا.

ترتبط تسلسلات الإشارات أو تسلسلات استهداف الامتصاص ببروتينات المستقبل. هذه تحكم خصوصية الاستهداف. بعد الارتباط بالمستقبل ، يتم نقل سلسلة البروتين إلى قناة انتقال تسمح للبروتين بالمرور عبر طبقة الغشاء الثنائية. يتم تحقيق الطاقة المطلوبة لهذا النقل أحادي الاتجاه للبروتين إلى عضية ، دون الانزلاق مرة أخرى إلى العصارة الخلوية ، عن طريق اقتران الانتقال إلى التحلل المائي ATP.

يتم فرز بعض البروتينات لاحقًا للوصول إلى حجرة فرعية داخل العضية المستهدفة ، وهذا يتطلب تسلسلات إشارات أخرى وبروتينات مستقبلية أخرى. بمجرد اكتمال النقل عبر الغشاء ، تزيل البروتياز المحدد تسلسل الإشارة من البروتين الناضج.

نقل البروتينات السرية عبر ER

يتم استخدام المسار الإفرازي نفسه من قبل جميع الخلايا حقيقية النواة لتخليق وفرز البروتينات المفرزة والبروتينات اللمعية القابلة للذوبان في ER وجهاز Golgi والليزوزومات. يشار إلى هذه البروتينات مجتمعة باسم "البروتينات الإفرازية".

على الرغم من أن جميع الخلايا تفرز مجموعة متنوعة من البروتينات (على سبيل المثال ، بروتينات المصفوفة خارج الخلية) ، فإن أنواعًا معينة من الخلايا متخصصة في إفراز كميات كبيرة من بروتينات معينة. على سبيل المثال ، تصنع خلايا البنكرياس أسينار كميات كبيرة من إنزيمات الجهاز الهضمي التي تفرز في القنوات التي تؤدي إلى الأمعاء.

تسلسل إشارة البروتينات الإفرازية إلى ER

بعد وقت قصير من بدء تخليق البروتين الإفرازي على الريبوسومات الحرة في العصارة الخلوية ، يوجه تسلسل إشارة ER المكون من 16-30 بقايا في البروتين الناشئ الريبوسوم إلى غشاء ER ويبدأ في نقل البولي ببتيد المتنامي عبر غشاء ER (الشكل 6.2) ). يوجد تسلسل إشارة ER في ن- نهاية البروتين وبالتالي هو الجزء الأول من البروتين الذي يتم تصنيعه.

تحتوي تسلسلات الإشارات لبروتينات مُفرزة مختلفة على واحد أو أكثر من الأحماض الأمينية موجبة الشحنة المجاورة لتمدد مستمر من 6-12 من المخلفات الكارهة للماء. يتم قطع تسلسل الإشارات لمعظم البروتينات الإفرازية من البروتين بينما لا يزال ينمو على الريبوسوم ، وبالتالي لا يوجد عادةً في البروتينات الناضجة الموجودة في الخلايا.

جسيم التعرف على الإشارة

تعتبر جزيئات التعرف على الإشارة (SRPs) هي المكونات الرئيسية في استهداف البروتين. SRP عبارة عن جسيم بروتين نووي عصاري خلوي يرتبط بشكل عابر بتسلسل إشارة ER في بروتين ناشئ ، إلى وحدة الريبوسوم الكبيرة ومستقبل SRP الموجود على غشاء ER. ستة ببتيدات منفصلة و 300 نيوكليوتيد RNA يؤلفون SRP. أحد بروتينات SRP P54 مرتبط كيميائيًا بتسلسل إشارات ER. تحتوي المنطقة الكارهة للماء في P54 على شق يتفاعل مع الطرف N المسعور للبروتينات الإفرازية الناشئة. هذا يستهدفهم بشكل انتقائي لغشاء ER. تتفاعل بروتينات SRP P9 و P14 مع الريبوسوم ، في حين أن بروتينات SRP P68 و P72 مطلوبة لنقل البروتين.

الشكل 6.2 نقل بروتين دورة SRP إلى تجويف ER

مستقبلات SRP

مستقبل SRP عبارة عن بروتين غشائي متكامل يتكون من وحدتين فرعيتين α و. بصرف النظر عن التوسط في تفاعل البروتين الإفرازي الناشئ مع غشاء ER ، فإن مستقبل SRP يسمح أيضًا باستطالة البروتين وإكماله.

وبالتالي ، تعمل مستقبلات SRP و SRP على جلب الريبوسومات التي تصنع البروتينات الإفرازية إلى غشاء ER. تُستخدم الطاقة من التحلل المائي GTP لإطلاق البروتينات التي تفتقر إلى تسلسل الإشارات المناسب من مركب مستقبلات SRP و SRP ، وبالتالي منع استهدافها الخاطئ لغشاء ER.

يتم تعزيز تفاعل مركب SRP - سلسلة ناشئة - ريبوسوم مع مستقبل SRP عندما يكون GTP مرتبطًا بكل من الوحدة الفرعية P54 من SRP والوحدة الفرعية α لمستقبل SRP.

يتبع ذلك نقل السلسلة الوليدة والريبوسوم إلى موقع على غشاء ER حيث يمكن أن يحدث النقل. يحدث التحلل المائي لـ GTP المرتبط. بعد الانفصال ، يقوم SRP ومستقبلاته بإطلاق الناتج المحلي الإجمالي المرتبط وإعادة التدوير إلى العصارة الخلوية لبدء جولة أخرى من التفاعل بين الريبوسومات التي تصنع البروتينات الإفرازية الناشئة من أجل استيرادها المشترك للترجمة إلى ER.

النقل إلى ER Lumen

الترجمة المشتركة إلى ER

بعد استهداف البروتين الإفرازي الذي يصنع الريبوسوم إلى غشاء ER ، يتم نقل الريبوسوم والسلسلة الناشئة بسرعة إلى "الترانكون" ، وهي قناة مبطنة بالبروتين داخل الغشاء (الشكل 6.3). تستمر عملية الترجمة ويمر عديد الببتيد المطول مباشرة من الوحدة الفرعية الريبوسومية الكبيرة إلى المسام المركزي للثقب المزدوج. يتم محاذاة الوحدة الفرعية الريبوسومية 60S مع مسام الترانكون. لا تتعرض سلسلة النمو أبدًا للسيتوبلازم ولا تنثني حتى تصل إلى تجويف ER. للحفاظ على حاجز النفاذية لغشاء ER ، يتم تنظيم الترانكونون ، بحيث يكون مفتوحًا فقط عندما يرتبط معقد سلسلة ريبوسوم ناشئ. وبالتالي ، فإن transocon عبارة عن قناة مسورة. عندما يتم فتح الترانكون لأول مرة ، يمكن إدخال حلقة من السلسلة الوليدة ، تحتوي على تسلسل الإشارة وحوالي 30 من الأحماض الأمينية المجاورة في مسام الترانكون. عندما تدخل سلسلة البولي ببتيد المتنامية في تجويف ER ، يتم قطع تسلسل الإشارة بواسطة ببتيداز الإشارة ، وهو بروتين ER عبر الغشاء مرتبط بـ translocon. هذا البروتياز يتعرف على تسلسل على ج- الجانب النهائي من النواة الكارهة للماء لببتيد الإشارة ويشق السلسلة على وجه التحديد في هذا التسلسل بمجرد ظهوره في تجويف ER. يظل المترجم مفتوحًا حتى تكتمل الترجمة وانتقلت سلسلة البولي ببتيد بأكملها إلى تجويف ER.

الشكل 6.3 الترجمة المشتركة في تجويف ER

نقل ما بعد الترجمة إلى ER

في معظم حقيقيات النوى ، تدخل البروتينات الإفرازية ER عن طريق الانتقال المشترك ، باستخدام الطاقة المشتقة من النقل للمرور عبر الغشاء. ومع ذلك ، في الخميرة ، تدخل بعض البروتينات الإفرازية في تجويف ER بعد اكتمال الترجمة ، وهذا هو الانتقال بعد الترجمة (الشكل 6.4). في هذه الحالة ، يمر البروتين الانتقالي عبر نفس التحويلة المستخدمة في النقل المشترك ، ومع ذلك ، فإن مستقبلات SRP و SRP غير متورطة في هذه الحالة. في مثل هذه الحالات ، يكون التفاعل المباشر بين الترجيح وتسلسل الإشارة كافياً لاستهداف غشاء ER. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توفير القوة الدافعة للانتقال أحادي الاتجاه من خلال مركب بروتين إضافي يعرف باسم مجمع Sec63 وعضو في عائلة Hsc70 من المرافق الجزيئية المعروفة باسم Bip. يتم تضمين رباعي Sec63 في غشاء ER بالقرب من الترانكون ، بينما يتم ترجمة Bip إلى تجويف ER. يحتوي Bip على مجال ربط الببتيد ومجال ATPase. تربط Bip البروتين المكشوف وتثبته.

الشكل 6.4 استيراد البروتين بعد الترجمة إلى ER

مرة واحدة في ن- يدخل الجزء النهائي من البروتين في تجويف ER ، ويشق إشارة الببتيداز تسلسل الإشارة. يؤدي تفاعل Bip – ATP مع الجزء اللمعي من مركب Sec63 إلى التحلل المائي لـ ATP المرتبط ، مما ينتج عنه تغيير في تكوين Bip يعزز ارتباطه بسلسلة عديد ببتيد مكشوفة. في حالة عدم وجود Bip ، ينزلق البولي ببتيد غير المطوي مرة أخرى داخل قناة الترانكون ، وبالتالي لا يسمح للبولي ببتيد الناشئ بدخول تجويف ER. تعمل جزيئات Bip-ADP المرتبطة بسلسلة البولي ببتيد كسقاطة ، وتسحب في النهاية البولي ببتيد بأكمله إلى ER في غضون ثوان قليلة. بعد ذلك ، تقوم جزيئات Bip تلقائيًا بتبادل ADP المرتبط بها لـ ATP ، مما يؤدي إلى إطلاق polypeptide ، والذي يمكن أن ينثني بعد ذلك إلى شكله الأصلي. يصبح Bip – ATP المُعاد تدويره جاهزًا بعد ذلك لتفاعل آخر مع Sec63.

إدخال البروتينات في غشاء ER

البروتينات المتكاملة الموجودة في ER ، وجهاز جولجي ، والأغشية الليزوزومية ، وغشاء البلازما ، والتي يتم تصنيعها على ER الخام التي تظل مضمنة في الغشاء أثناء انتقالها إلى وجهاتها النهائية على طول المسار نفسه متبوعًا ببروتينات إفرازية قابلة للذوبان. أثناء هذا النقل ، يتم الحفاظ على اتجاه البروتين الغشائي ، أي أن الأجزاء نفسها من البروتين تواجه دائمًا العصارة الخلوية ، بينما تواجه الأجزاء الأخرى دائمًا تجويف ER. تُعرف هذه التسلسلات مجتمعة باسم "التسلسلات الطوبوغينية" ، والتي توجه إدخال وتوجيه فئات مختلفة من البروتينات المتكاملة في الغشاء.

هناك فئتان رئيسيتان من الإشارات الكارهة للماء المستخدمة في إدخال بروتينات الغشاء. كل هذه مجالات عبور غشاء:

  1. تسلسل بدء النقل: وهذان نوعان:
    • تسلسل إشارة الببتيد N- المحطة: مجموعة من حوالي ثمانية أحماض أمينية كارهة للماء في ننهاية نهاية البروتين. يبقى هذا التسلسل في الغشاء ويتم قطعه من البروتين بعد نقله عبر الغشاء.
    • تسلسل بدء النقل الداخلي: مشابه لتسلسل الإشارة ، ولكنه موجود داخليًا (ليس في ننهاية البروتين). كما أنه يرتبط بـ SRP ويبدأ النقل. على عكس ن- تسلسل الإشارة النهائية ، لا ينشق بعد نقل البروتين.
  2. إشارة توقف التحويل: هذا أيضًا تسلسل من حوالي ثمانية بقايا أحماض أمينية كارهة للماء. يتبع إما ن- تسلسل الإشارة النهائية أو تسلسل بدء النقل. إشارة إيقاف النقل هي مجال عبور غشاء. يبقى في الغشاء. الببتيد غير مشقوق.
    • تبدأ إشارة بدء النقل في نقل الذراع الطرفي الكربوكسيل لسلسلة البولي ببتيد. عندما يدخل الببتيد توقف النقل في المترجم ، فإنه يقوم بتفريغ البروتين بشكل جانبي في الغشاء.

تشير طوبولوجيا بروتينات الغشاء إلى عدد المرات التي تمتد فيها سلاسل البولي ببتيد الخاصة بها في الغشاء وتوجيه هذه الأجزاء الممتدة للغشاء داخل الغشاء. العناصر الرئيسية للبروتين التي تحدد هيكله هي الأجزاء الممتدة للغشاء والتي تحتوي عادة على 20-25 من الأحماض الأمينية الكارهة للماء. يشكل كل جزء من هذه الأجزاء حلزون ألفا يمتد على الغشاء مع حمض أميني كاره للماء مرتبط بالجزء الداخلي الكاره للماء من طبقة ثنائية الفوسفوليبيد. استنادًا إلى التسلسل الطوبوغيني ، يتم تصنيف بروتينات الغشاء المتكاملة هذه على أنها "بروتينات من النوع الأول" ، عندما يشارك تسلسلين في استهداف وتوجيهها في غشاء ER ، بينما تحتوي بروتينات "النوع الثاني" و "النوع الثالث" على بروتين داخلي واحد تسلسل طوبوجينيك.

إدخال بروتين عبر الغشاء من النوع الأول في غشاء ER

يقع تسلسل الإشارة لجميع بروتينات الغشاء من النوع الأول بالقرب منها ن-طرفية. تحتوي هذه البروتينات أيضًا على تسلسل داخلي كاره للماء والذي يصبح الغشاء الحلزوني α (مجال الغشاء).

مثل البروتين الإفرازي ، فإن ن- تسلسل الإشارة الطرفية على بروتين من النوع الأول الناشئ ، يبدأ النقل المشترك للبروتين الذي يتوسط من خلال العمل المشترك لمستقبل SRP و SRP. بمجرد دخول الطرف N للبولي ببتيد المتنامي تجويف ER ، يتم قطع تسلسل الإشارة ، وتستمر السلسلة المتنامية في الانبثاق عبر غشاء ER.

تسلسل 22 من الأحماض الأمينية الكارهة للماء في منتصف بروتين من النوع الأول يوقف نقل السلسلة الوليدة عبر الترانكون. يمكن أن يتحرك هذا التسلسل الداخلي الكاره للماء بشكل جانبي بين وحدات البروتين الفرعية التي تشكل جدار الترانكونون. يتم تثبيتها في طبقة ثنائية الفسفوليبيد من الغشاء ، حيث تبقى. يسمى هذا التسلسل المسؤول عن ترسيخ الغشاء للبروتين "تسلسل مرساة توقف النقل".

بمجرد مقاطعة النقل ، تستمر الترجمة في الريبوسوم ، الذي لا يزال راسخًا في الترجمة غير المأهولة والمغلقة الآن. مثل ج- يتم تصنيع الخط النهائي للبروتين ، وهو يلتف على الجانب العصاري الخلوي من الغشاء. عند اكتمال الترجمة ، يتم تحرير الريبوسوم من translocon و ج- تبقى نهاية البروتين من النوع الأول المركب حديثًا في العصارة الخلوية. هذا هو ن- تظل المنطقة الطرفية للبروتين في تجويف ER ، والمنطقة الكارهة للماء كمجال عبر الغشاء و ج- المنطقة الطرفية كمجال عصاري خلوي (الشكل 6.5 (أ)).

إدخال بروتينات الغشاء من النوع الثاني والنوع الثالث في غشاء ER

على عكس بروتينات النوع الأول ، لا تمتلك بروتينات النوع الثاني والنوع الثالث ن- تسلسل إشارة ER النهائي. وبدلاً من ذلك ، فإنهم يمتلكون "تسلسل إرساء إشارة" داخلي منفرد للماء يعمل على حد سواء كتسلسل إشارة ER وتسلسل غشاء مرساة. استنادًا إلى اتجاه تسلسلات مرساة الإشارة الخاصة بكل منهما داخل الترانكون ، فإن النوعين الثاني والثالث من البروتينات لهما اتجاه معاكس في الغشاء.

في حالة بروتينات النوع الثاني ، بعد تصنيع تسلسل مرساة الإشارة الداخلية على ريبوسوم عصاري خلوي ، يتم ربطه بـ SRP. هذا يوجه معقد سلسلة الريبوسوم الناشئ إلى غشاء ER. هذا مشابه لاستهداف البروتينات الإفرازية القابلة للذوبان فيما عدا أن تسلسل الإشارة الكارهة للماء لا يقع في ن-الحدود ولا يتم شقها لاحقًا. في الترانكون ، فإن ن- الجزء النهائي من البروتين المركب موجه نحو العصارة الخلوية. نظرًا لاستطالة السلسلة وبثقها في التجويف ، يتحرك مرساة الإشارة الداخلية بشكل جانبي خارج المنتصف. هذا التسلسل الكارثي للماء يثبت بعد ذلك سلسلة البولي ببتيد في طبقة ثنائية الفوسفوليبيد.

بمجرد اكتمال تخليق البروتين ، يتم تحرير الطرف C من عديد الببتيد في التجويف ويتم إطلاق الوحدات الفرعية الريبوسومية في العصارة الخلوية. وهكذا ، في هذه الحالة ، فإن ن- نهاية البروتين موجهة نحو العصارة الخلوية و ج- الخط نحو تجويف ER (الشكل 6.5 (ب)).

في حالة بروتينات النوع الثالث ، يقع تسلسل مرساة الإشارة بالقرب من ن-الطرف ، يدخل السلسلة الوليدة في غشاء ER مع ن-الطرف الذي يواجه التجويف ، عكس بروتينات النوع الثاني تمامًا. كما يمنع تسلسل إشارة البروتينات من النوع الثالث مزيدًا من البثق للسلسلة الوليدة في تجويف ER ، حيث يعمل كتسلسل إيقاف النقل. استطالة الترجمة ج- تستمر الخطية في العصارة الخلوية وتتحرك التسلسل الكارهة للماء أفقياً بين الوحدات الفرعية المترجمة لتثبت البولي ببتيد في غشاء ER.

الشكل 6.5 (أ) إدخال بروتين عبر الغشاء من النوع الأول في غشاء ER (ب) إدخال بروتين عبر الغشاء من النوع الثاني في غشاء ER

البروتينات المثبتة بـ GPI

ترتبط بعض بروتينات سطح الخلية بطبقة ثنائية الفوسفوليبيد ليس من خلال سلسلة من الأحماض الأمينية الكارهة للماء ولكن بواسطة جزيء أمفيباثي مرتبط تساهميًا ، glycophosphatidylinositol (GPI). يتم تصنيع هذه البروتينات وتثبيتها في غشاء ER تمامًا مثل بروتينات الغشاء من النوع الأول ، مع المشقوق ن- التسلسل النهائي وتسلسل مرساة النقل الداخلي ، وتوجيه العملية. ومع ذلك ، يتم التعرف على تسلسل قصير من الأحماض الأمينية في المجال اللمعي ، المجاور لمجال امتداد الغشاء ، بواسطة ترانساميداز الموجود داخل غشاء ER. يشق هذا الإنزيم تسلسل مرساة إيقاف النقل وينقل ما تبقى من البروتين إلى مرساة GPI مسبقة التشكيل في الغشاء (الشكل 6.6).

الشكل 6.6 ترسيخ غشاء للبروتينات بواسطة GPI

تعديلات البروتين في ER

تخضع البروتينات الغشائية والإفرازية القابلة للذوبان التي يتم تصنيعها على ER الخام لأربعة تعديلات رئيسية قبل أن تصل إلى وجهتها النهائية.

  1. إضافة ومعالجة الكربوهيدرات (الارتباط بالجليكوزيل) في جهاز ER و Golgi.
  2. تشكيل روابط ثاني كبريتيد في ER.
  3. الطي المناسب لسلاسل البولي ببتيد وتجميع البروتينات متعددة الوحدات الفرعية في ER.
  4. الانقسامات المحللة للبروتين في ER وجهاز جولجي والحويصلات الإفرازية.

بروتين جليكوزيل

تضاف سلسلة واحدة أو أكثر من سلاسل الكربوهيدرات إلى الغالبية العظمى من البروتينات التي يتم تصنيعها على ER الخام في الواقع الارتباط بالجليكوزيل هو التعديل الكيميائي الرئيسي لمعظم هذه البروتينات. قد يتم ربط سلاسل الكربوهيدرات في البروتينات السكرية بمجموعة الهيدروكسيل في بقايا السيرين والثريونين أو نيتروجين أميد الأسباراجين. ويشار إلى هذه باسم "ا- السكريات القليلة المرتبطة "و"ن- السكريات القليلة المرتبطة ، على التوالي. اتحتوي السكريات القليلة المرتبطة المرتبطة ، مثل تلك الموجودة في الكولاجين والجليكوفرين ، غالبًا على واحد إلى أربعة بقايا سكر فقط. الأكثر شيوعًا نالسكريات قليلة السكاريد المرتبطة أكبر حجمًا وأكثر تعقيدًا ، وتحتوي على عدة فروع في خلايا الثدييات. الجميع نيبدأ تخليق قليل السكاريد المرتبط في ER الخام. يتم إرفاق سلائف قليلة السكاريد مسبقة التشكيل تحتوي على 14 بقايا بالبروتين. يحتوي oligosaccharide المتفرع على ثلاثة جلوكوز (Glc) وتسعة مانوز (Man) واثنان ن- أسيتيل جلوكوزامين (جلكناك)2 (الشكل 6.7). تم تعديل هيكل الكربوهيدرات المتفرعة هذا في مقصورات ER و Golgi ، ولكن يتم حفظ خمسة من البقايا الـ 14 في هيكل الكل نقليل السكريات المرتبطة على البروتينات الإفرازية والغشائية.

يتم تحفيز نقل فرع قليل السكاريد إلى بقايا الأسباراجين للبروتين بواسطة إنزيم مرتبط بالغشاء ، وهو عبارة عن ترانسفيراز oligosaccharyl ، والذي يكون موقعه النشط مكشوفًا على الجانب اللمعي من غشاء ER ، وهذا ما يفسر سبب عدم معالجة بروتينات العصارة الخلوية بالجليكوزيلات في هذا طريق. يتم الاحتفاظ بسكاريد قليل السكاريد في غشاء ER بواسطة جزيء دهني خاص يسمى dolichol ، ويتم نقله إلى الأسباراجين المستهدف في خطوة إنزيمية واحدة فور ظهور هذا الحمض الأميني في تجويف ER أثناء انتقال البروتين.

يتم تجميع السكريات قليلة السكاريد بالسكر على الناقل الدهني dolichol (بولي إيزوبرينويد). دوليكول طويل ومقاوم للماء: وحداته الـ 22 المكونة من خمسة كربون يمكن أن تمتد بسمك طبقة ثنائية للدهون أكثر من ثلاث مرات ، بحيث يتم تثبيت أوليغوساكاريد المتصل بقوة في الغشاء. ترتبط مجموعة السكر الأولى بالدوليكول بواسطة جسر بيروفوسفات. تنشط هذه الرابطة عالية الطاقة السكريات قليلة السكاريد لنقلها من الدهن إلى سلسلة جانبية أسباراجين من عديد ببتيد ناشئ على الجانب اللمعي من ER الخام. يبدأ تخليق قليل السكاريد من الجانب العصاري الخلوي من غشاء ER ويستمر على الوجه اللمعي بعد (Man)5 (جلكناك)2 ينقلب الوسيط الشحمي عبر الطبقة الثنائية. تتضمن جميع تفاعلات نقل الجليكوزيل اللاحقة على الجانب اللمعي من ER عمليات نقل من dolichol-P-glucose و dolichol-P-mannose ، يتم تصنيع هذه السكريات الأحادية المنشطة والمرتبطة بالدهون من فوسفات dolichol و UDP- الجلوكوز أو الناتج المحلي الإجمالي- المانوز (مثل مناسب) على الجانب العصاري الخلوي من ER ومن ثم يُعتقد أنه ينقلب عبر غشاء ER (الشكل 6.8).

الشكل 6.7 البروتين المرتبط بـ N في الارتباط بالجليكوزيل

"Tunicamycin" ، وهو مضاد حيوي من إنتاج ستربتوميسيس sp. ، يحاكي UDP-ن- أسيتيل جلوكوزامين ويمنع الخطوة الأولى في تخليق قليل السكاريد الأساسي للبروتينات السكرية على فوسفات دوليكول. يتم إنتاج مجموعة Tunicamycin من المضادات الحيوية S. lysosuperficens. تحتوي على اليوراسيل ، ن- أسيتيل جلوكوزامين ، جرعة أمينية من 11 كربون تسمى تونيكامين ، وسلسلة جانبية أسيل دهنية. يختلف هيكل السلسلة الجانبية للأسيل الدهنية باختلاف أفراد الأسرة. بصرف النظر عن التباين في طول السلسلة الجانبية للأسيل الدهنية ، تفتقر بعض المتجانسات إلى مجموعة الأيزوبروبيل في النهاية و / أو 3 - عدم التشبع.

تشكيل رابطة ثاني كبريتيد

تساعد كل من روابط ثاني كبريتيد الجزيئية والجزيئية (-S-S-) على استقرار الهياكل الثلاثية والرباعية للعديد من البروتينات. يعتمد التكوين الفعال لروابط ثاني كبريتيد في تجويف ER على إنزيم بروتين ثاني كبريتيد إيزوميراز (PDI) الموجود في جميع الخلايا حقيقية النواة. هذا الإنزيم موجود بكثرة بشكل خاص في ER للخلايا الإفرازية في الأعضاء مثل الكبد والبنكرياس.

الشكل 6.8 البروتين بالجليكوزيل في تجويف ER

الشكل 6.9 تشكيل رابطة ثاني كبريتيد بمساعدة PDI

يمكن نقل رابطة الكبريتيد الموجودة في الموقع النشط لـ PDI بسهولة إلى بروتين عن طريق تفاعلين نقل ثيول- ثاني كبريتيد متتاليين. يعود PDI المخفض الناتج عن هذا التفاعل إلى شكله المؤكسد من خلال عمل بروتين يسمى Ero1 ، والذي يحمل رابطة ثاني كبريتيد يمكن نقلها إلى PDI (الشكل 6.9).

دور الارتباط بالجليكوزيل المرتبط بـ N في طي البروتين ER

تنثني البروتينات الجديدة القابلة للذوبان والغشاء المنتجة في ER بشكل عام لتشكلها الصحيح في غضون دقائق بعد تركيبها. يتم التوسط في الطي السريع لهذه البروتينات من خلال عمل العديد من البروتينات الموجودة في ER تسمى "المرافقون" (الشكل 6.10).

لا يساعد Chaperone Bip في النقل المشترك للترجمة فحسب ، بل يُعتقد أيضًا أنه يمنع أجزاء من سلسلة ناشئة من التشوه أو تكوين الركام ، وبالتالي تعزيز طي البولي ببتيد إلى شكل مناسب. يساهم PDI أيضًا في الطي المناسب.

بروتين المرافق المرتبط بغشاء ER ، "ليكتين" (بروتين رابط للكربوهيدرات) "كالنيكسين" ، يرتبط بالبروتينات المطوية بشكل غير كامل والتي تحتوي على جلوكوز طرفي واحد ن- سكريات قليلة الترابط ، تحبس البروتين في ER. إزالة الجلوكوز النهائي بواسطة الجلوكوزيداز يطلق البروتين من كالنيكسين. إن إنزيم الجلوكوزيل ترانسفيراز هو الإنزيم الحاسم الذي يحدد ما إذا كان البروتين مطويًا بشكل صحيح أم لا: إذا كان البروتين لا يزال مطويًا بشكل غير كامل ، فإن الإنزيم ينقل جلوكوز جديد من UDP-glucose إلى ن- السكاريد المرتبط ، وتجديد تقارب البروتين & # 39s للكالنيكسين والاحتفاظ به في ER. تتكرر الدورة حتى ينثني البروتين تمامًا. يعمل "Calreticulin" بشكل مشابه ، إلا أنه بروتين مقيم قابل للذوبان في ER. يتعاون مساعد ER آخر ، ERp57 ، مع calnexin و calreticulin في الاحتفاظ ببروتين مطوي بشكل غير كامل في ER.

محفز طي البروتين المهم الآخر في تجويف ER هو "peptidyl propyl isomerases" ، وهي عائلة من الإنزيمات التي تسرع الدوران حول روابط peptidyl-prolyl. غالبًا ما يتم نقل البروتينات غير المطوية أو غير المطوية إلى العصارة الخلوية للتحلل.

الشكل 6.10 طي البروتين في لومن ER

يستهدف البروتين إلى MITOCHONDRIA و CHLOROPLAST

إلى جانب كونها مرتبطة بغشاءين ، تحتوي كل من الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء أيضًا على نوع مماثل من بروتينات النقل الكهربائي وتستخدم ATPase من الفئة F لتخليق ATP. لا يقترن نمو وتقسيم الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء بالانقسام النووي.

يتم تصنيع البروتينات المشفرة بواسطة الحمض النووي للميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء على الريبوسومات داخل العضيات وتوجيهها إلى الحيز الفرعي الصحيح فور تركيبها. ومع ذلك ، يتم ترميز غالبية البروتينات في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء بواسطة جينات في النواة ويتم استيرادها إلى العضية بعد توليفها في العصارة الخلوية. تحتوي البروتينات التي يتم تصنيعها في العصارة الخلوية المخصصة لمصفوفة الميتوكوندريا أو سدى البلاستيدات الخضراء على أنواع محددة ن- تسلسلات استهداف الامتصاص النهائي التي تحدد الارتباط ببروتينات المستقبل على سطح العضية. يتم شق تسلسل الاستهداف هذا بمجرد وصوله إلى المصفوفة أو السدى (الشكل 6.11).

نقل البروتينات إلى الميتوكوندريا

تستهدف البروتينات من العصارة الخلوية إلى نفس وجهات الميتوكوندريا تسلسلات إشارات مشتركة. وبالتالي ، فإن المستقبلات التي تتعرف على هذه الإشارات قادرة على ربط عدد من التسلسلات المختلفة ولكن ذات الصلة. أحد تسلسلات توطين البروتينات في الميتوكوندريا هو "تسلسل استهداف المصفوفة". تقع هذه التسلسلات في ن- طوله حوالي 20-25 حمضًا أمينيًا. فهي غنية بالأحماض الأمينية الكارهة للماء ، والأحماض الأمينية الأساسية (الأرجينين والليسين) والأحماض الهيدروكسيلية (سيرين وثريونين). تفتقر هذه التسلسلات إلى الأحماض الأمينية سالبة الشحنة (الأحماض الأمينية الحمضية) مثل الأسبارتات والغلوتامات.

الشكل 6.11 Translocons للميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء

تفترض "متواليات استهداف المصفوفة" الخاصة بالميتوكوندريا تشكلاً حلزونيًا تسود فيه الأحماض الأمينية موجبة الشحنة على جانب واحد وتهيمن الأحماض الأمينية الكارهة للماء على الجانب الآخر ، وبالتالي فإن هذه التسلسلات هي أمفيباثيك.

نقل البروتينات إلى مصفوفة الميتوكوندريا

البروتينات التي تستهدف الميتوكوندريا ، بعد وقت قصير من تركيبها تتفاعل مباشرة مع غشاء الميتوكوندريا. يمكن استيراد البروتينات غير المطوية فقط إلى الميتوكوندريا. تحافظ بروتينات Chaperone مثل Hsc70 على البروتين المركب حديثًا في حالة غير مطوية. تأخذ البروتينات المستهدفة لمصفوفة الميتوكوندريا طريقًا من ثلاث خطوات:

  1. أولًا إلى غشاء الميتوكوندريا الخارجي ،
  2. الثانية إلى الغشاء الداخلي للميتوكوندريا و
  3. أخيرًا إلى مصفوفة الميتوكوندريا.

الانتقال إلى غشاء الميتوكوندريا الخارجي

يبدأ استيراد الميتوكوندريا لبروتين غير مطوي من خلال ربط تسلسل الميتوكوندريا بمستقبل استيراد في غشاء الميتوكوندريا الخارجي. ال نيتم التعرف على تسلسلات استهداف المصفوفة النهائية بواسطة بروتينات تسمى Tom20 و Tom22. هذه بروتينات موجودة في غشاء الميتوكوندريا الخارجي والتي تشارك في استهداف توم من أجل الغشاء الخارجي.

يقوم مستقبل الاستيراد بعد ذلك بنقل البروتينات إلى قناة استيراد في الغشاء الخارجي. تتكون هذه القناة بشكل أساسي من بروتينات Tom40. يُعرف هذا باسم "استيراد المسام" ، لأن جميع بروتينات الميتوكوندريا يمكنها الوصول إلى الأجزاء الداخلية للميتوكوندريا من خلال هذه القناة. يشكل Tom40 قناة سلبية إلى حد كبير. هذه واسعة بما يكفي لاستيعاب البروتين غير المطوي ، من خلال غشاء الميتوكوندريا الخارجي.

الانتقال إلى غشاء الميتوكوندريا الداخلي

يحدث النقل عبر الغشاء الخارجي بالتزامن مع النقل عبر قناة الغشاء الداخلي. تتكون قناة الغشاء الداخلي من بروتينات تسمى بروتينات Tim23 و Tim17 (Tim لـ translocon للغشاء الداخلي) (الشكل 6.12).

الشكل 6.12 استهداف البروتين إلى الفضاء بين الغشاء الميتوكوندريا

(1 أ) انشقاق البروتياز لتسلسل استهداف المصفوفة.

(1 ب) انشقاق البروتياز لتسلسل استهداف المصفوفة.

(2 أ) نقل البروتين المشقوق مع تسلسل استهداف الفضاء بين الغشاء من خلال بروتينات القناة.

(2 ب) إدخال عبر الغشاء للمساحة الغشائية التي تستهدف الانقسام المتسلسل وإطلاق البروتين في الفضاء بين الغشاء.

(3 أ) انشقاق تسلسل استهداف الفضاء بين الغشاء وإطلاقه في الفضاء بين الغشاء.

النقل إلى مصفوفة الميتوكوندريا

يحدث الانتقال إلى مصفوفة الميتوكوندريا في "موقع التلامس" حيث توجد الأغشية الخارجية والداخلية على مقربة شديدة. بعد فترة وجيزة من دخول تسلسل استهداف المصفوفة النهائي إلى مصفوفة الميتوكوندريا ، تتم إزالته بواسطة الأنزيم البروتيني الموجود داخل المصفوفة. يرتبط البروتين الناشئ أيضًا بالبروتين الموجود في قنوات الانتقال في غشاء الميتوكوندريا الداخلي المعروف باسم المصفوفة Hsc70. يتطلب هذا الارتباط التفاعل مع Tim44. يحفز هذا التفاعل التحلل المائي لـ ATP بواسطة المصفوفة Hsc70 التي تعمل على نقل البروتينات إلى المصفوفة. يمكن أن تنثني بعض البروتينات المستوردة لتشكلها النشط النهائي دون مزيد من المساعدة. ومع ذلك ، فإن العديد من البروتينات تتطلب مساعدة مرافقة لطيها النهائي (الشكل 6.13).

نقل البروتينات إلى غشاء الميتوكوندريا الداخلي

من المعروف أن ثلاثة مسارات منفصلة تستهدف البروتينات إلى غشاء الميتوكوندريا الداخلي.

يستخدم أحد المسارات نفس الآلية المستخدمة لاستهداف بروتينات المصفوفة. وحدة فرعية من السيتوكروم أوكسيديز تسمى Cox Va هي بروتين نموذجي ينتقل عبر هذا المسار.

الشكل 6.13 استهداف البروتين لمصفوفة الميتوكوندريا

(1 أ ، 2) تسلسل استهداف مصفوفة يوجه البروتين إلى الغشاء الخارجي.

(1 ب) تجليد البروتين مع CHPERONIN HSC70.

(3 أ ، 4 ، 5) نقل البروتين من خلال قناة انتقال مدعومة بطاقة التحلل المائي لـ ATP.

(6 ، 7 أ) إطلاق البروتين في المصفوفة.

(7 ب) Hsc70 ساعد في طي البروتين

يتضمن المسار الثاني إلى الغشاء الداخلي استخدام تسلسل استهداف المصفوفة ومجالات داخلية كارهة للماء يتم التعرف عليها بواسطة بروتين غشاء داخلي يسمى Oxa1. يتم نقل البروتينات (على الأقل جزء من البروتين) إلى المصفوفة من خلال قنوات Tom20 / Tom22 و Tim23 / 17.

بعد انقسام تسلسل استهداف المصفوفة ، يتم إدخال البروتين في الغشاء الداخلي. تتطلب هذه العملية التفاعل مع Oxa1 وبروتينات الغشاء الداخلي الأخرى. يشارك Oxa1 أيضًا في إدخال الغشاء الداخلي لبروتينات معينة (على سبيل المثال ، الوحدة الفرعية II من أوكسيديز السيتوكروم) التي يتم ترميزها بواسطة الحمض النووي للميتوكوندريا ويتم تصنيعها في المصفوفة بواسطة ريبوسوم الميتوكوندريا.

المسار النهائي للإدخال في غشاء الميتوكوندريا الداخلي يتبعه بروتينات متعددة المسارات تحتوي على ستة مجالات ممتدة للغشاء مثل مضاد الحمى ADP / ATP. هذه البروتينات التي تفتقر إلى المعتاد ن- تسلسل استهداف المصفوفة النهائي ، يحتوي على تسلسل استهداف ميتوكوندريا داخلي متعدد. بعد التعرف على التسلسلات الداخلية بواسطة Tom70 ، يمر البروتين المستورد عبر الغشاء الخارجي عبر مسام الاستيراد العامة. ثم يتم نقل البروتين إلى مركب إزفاء ثان في الغشاء الداخلي الذي يتكون من Tim9 و Tim10 ، والموجود في مساحة الغشاء الداخلي. تعمل هذه بمثابة مرافق لتوجيه البروتين المستورد من مسام الاستيراد العامة إلى مجمع Tim22 / 54 الذي يشتمل على الأجزاء المتعددة الكارهة للماء من البروتين المستورد في الغشاء الداخلي.

نقل البروتينات إلى الفضاء بين الغشاء

يُطلق على المساحة الموجودة بين أغشية الميتوكوندريا الخارجية والداخلية اسم الفضاء بين الغشاء. يقوم مساران بإيصال البروتينات الخلوية إلى الفضاء بين الغشاء.

يتضمن أحد المسارات استخدام ملف ن- التسلسل النهائي (تسلسل كاره للماء) و ن- تسلسل استهداف المصفوفة النهائي. كلا التسلسلتين مشقوقان أخيرًا. ال نيمنع التسلسل النهائي (تسلسل كاره للماء) الانتقال الكامل للبروتين عبر الغشاء الداخلي. ينتشر التسلسل الكارهة للماء بعد دمج البروتين بشكل جانبي بعيدًا عن قناة النقل Tim23 / 17.

يشق البروتياز الموجود في الغشاء الداخلي البروتين بالقرب من جزء الغشاء الكارهة للماء ، وبالتالي يطلق البروتين الناضج في شكل قابل للذوبان في الفضاء بين الغشاء.

يشرح Cytochrome C heme lyase ، الإنزيم المسؤول عن ارتباط الهيم بالسيتوكروم C ، المسار الثاني لاستهداف الفضاء بين الغشاء. في هذا المسار ، يتم تسليم البروتين المستورد مباشرة إلى الفضاء بين الغشاء عبر مسام الاستيراد العامة دون إشراك أي عوامل إزاحة للأغشية الداخلية. نظرًا لأن النقل من خلال مسام الاستيراد العام Tom40 لا يقترن بأي عملية مواتية بقوة مثل التحلل المائي لـ ATP أو GTP ، فإن النقل أحادي الاتجاه عبر الغشاء الخارجي غير واضح. أحد الاحتمالات هو أن السيتوكروم C heme lyase ينتشر بشكل سلبي عبر الغشاء الخارجي ثم يتم حصره داخل الفضاء بين الغشاء عن طريق الارتباط ببروتين آخر يتم تسليمه إلى هذا الموقع بواسطة إحدى آليات النقل التي تمت مناقشتها سابقًا.

نقل البروتينات إلى غشاء الميتوكوندريا الخارجي

تسلسل استهداف مصفوفة قصير في ن- الخطية من بورين الميتوكوندريا (P70) متبوعة بامتداد طويل من التسلسل الكاره للماء متورط في هذا الانتقال. يعمل الامتداد الطويل للتسلسل الكارثي للماء كتسلسل إيقاف نقل يمنع نقل البروتين إلى المصفوفة ويثبته كبروتين متكامل في الغشاء الخارجي.

نقل البروتينات إلى البلاستيدات الخضراء

تحتوي البلاستيدات الخضراء على ثلاثة أغشية: الغشاء الخارجي ، والغشاء الداخلي ، وغشاء الثايلاكويد ، وبالتالي ، تحتوي البلاستيدات الخضراء على ثلاث مساحات غشائية ، وهي مساحة غشائية ، والسدى ، وفضاء غشاء الثايلاكويد. تحتاج البروتينات إلى المرور عبر كل من هذه الأغشية وفي المقصورات الخاصة بكل منها.

الشكل 6.14 استهداف البروتين في الخلية النباتية (أ) الريبوسومات الحرة في العصارة الخلوية (ب) الريبوسومات المرتبطة بالغشاء

يتم أولاً نقل البروتينات التي يتم تصنيعها على الريبوسومات المرتبطة بالغشاء إلى تجويف ER ثم يتم نقلها إلى جهاز جولجي. قد يتم استهداف هذه البروتينات لاحقًا إلى غشاء البلازما أو البلازما ، أو إفرازها أو إرسالها إلى الفجوة (الشكل 6.14).

يمكن ترميز بروتينات البلاستيدات الخضراء عن طريق الحمض النووي أو الحمض النووي للبلاستيدات الخضراء ، ويتم ترجمة الرنا المرسال عن طريق الريبوسومات في العصارة الخلوية (ريبوسوم 80S) أو في سدى البلاستيدات الخضراء (70S ريبوسوم). قد يتم استهداف البروتينات التي يتم تصنيعها كسلعة عديد ببتيد في العصارة الخلوية إلى الغشاء الخارجي أو قد تدخل في سدى البلاستيدات الخضراء أو غشاء الثايلاكويد أو لومن الثايلاكويد أو غشاء الغلاف الداخلي (الشكل 6.15).

آلية استيراد البروتين إلى البلاستيدات الخضراء

يشترك استيراد البروتينات من العصارة الخلوية إلى البلاستيدات الخضراء في العديد من الخصائص مع استيراد الميتوكوندريا. في كلتا العمليتين ، يتم تصنيع البروتينات المستوردة على شكل سلائف خلوية تحتوي على ن- تسلسلات استهداف الامتصاص النهائي التي توجه كل بروتين إلى جزئه الفرعي الصحيح ثم يتم قطعه لاحقًا. يحدث استيراد البروتين من العصارة الخلوية إلى سدى البلاستيدات الخضراء (ما يعادل مصفوفة الميتوكوندريا) ، كما هو الحال في الميتوكوندريا ، في النقاط التي يكون فيها أغشية العضية الخارجية والداخلية على اتصال وثيق. أخيرًا ، يتطلب استيراد البروتين إلى كلا العضيتين طاقة. على الرغم من أوجه التشابه التي لوحظت للتو ، تختلف آليات استيراد بروتين البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا بطرق مختلفة.

الشكل 6.15 يستهدف البروتين الأجزاء الفرعية للبلاستيدات الخضراء

نقل البروتين إلى مساحة انسداد البلاستيدات الخضراء

من بين البروتينات الموجودة في سدى البلاستيدات الخضراء إنزيمات دورة كالفين. يتم ترميز الوحدة الفرعية الكبيرة (L) من كربوكسيلاز الريبولوز -1،5-ثنائي الفوسفات (RuBisCO) بواسطة DNA البلاستيدات الخضراء ويتم تصنيعها على ريبوسومات البلاستيدات الخضراء في الفضاء اللحمي. يتم ترميز الوحدة الفرعية الصغيرة (S) من RuBisCO وجميع إنزيمات دورة كالفين الأخرى بواسطة الجينات النووية ويتم نقلها إلى البلاستيدات الخضراء بعد توليفها في العصارة الخلوية (الشكل 6.16).

يتم تصنيع الوحدة الفرعية S من RuBisCO على polyribosomes خلوي مجاني في شكل سلائف يحتوي على ن- تسلسل استيراد اللحمة الطرفية لحوالي 44 حمضًا أمينيًا. يتم الاحتفاظ بها في حالة غير مطوية من خلال الارتباط بمرافقي عصاري خلوي يمكنهم استيراد سلائف الوحدة الفرعية S بعد توليفها. بعد أن تدخل السلائف غير المطوية إلى الفضاء اللحمي ، فإنها ترتبط بشكل عابر بمرافق Hsc70 اللحمي ، و ن- تسلسل نهائي مشقوق. في التفاعلات التي يسهلها Hsc60 chaperonins ، تتحد ثماني وحدات فرعية S مع الوحدات الفرعية L الثمانية لإنتاج إنزيم RuBisCO النشط.

الشكل 6.16 استهداف البروتين لسدى البلاستيدات الخضراء

تتضمن عملية الاستيراد استخدام ثلاثة بروتينات غشاء خارجي من البلاستيدات الخضراء ، وهي:

  1. مستقبل يربط تسلسل استهداف اللحمية ،
  2. بروتين قناة نقل و
  3. خمسة بروتينات الغشاء الداخلي.

يتم استيراد البروتينات في الحالة غير المطوية إلى السدى. تتطلب عملية الاستيراد تحلل ATP المائي الذي يتم تحفيزه بواسطة مرافقي اللحمية ، والتي تعمل بشكل مشابه لـ Hsc70 من مصفوفة الميتوكوندريا. على عكس الميتوكوندريا ، لا يمكن للبلاستيدات الخضراء أن تولد تدرجًا كهروكيميائيًا (القوة المحركة للبروتون) عبر غشاءها الداخلي. وبالتالي ، يبدو أن استيراد البروتين إلى سدى البلاستيدات الخضراء يتم تشغيله فقط بواسطة التحلل المائي ATP.

استهداف الثايلاكويدات

يتضمن استهداف البروتينات لغشاء الثايلاكويد أو التجويف الخطوات التالية (الشكل 6.17):

  • النقل إلى كل من الأغشية الخارجية والداخلية للبلاستيدات الخضراء لدخول السدى ،
  • النقل من خلال السدى و
  • يمكن إدخال البروتين المنقول في غشاء الثايلاكويد أو عبور هذا الغشاء وإدخال تجويف الثايلاكويد.

الشكل 6.17 استهداف البروتين للثايلاكويدات

تتطلب البروتينات المخصصة لومن الثايلاكويد ، مثل البلاستوسيانين ، الإجراء المتتالي لتسلسل استهداف:

  1. يستهدف التسلسل الأول البروتين إلى السدى.
  2. يستهدف التسلسل الثاني البروتين من السدى إلى تجويف الثايلاكويد.

تم تحديد أربعة أنظمة منفصلة لاستيراد الثايلاكويد ، ينقل كل منها مجموعة مختلفة من البروتينات من السدى إلى تجويف الثايلاكويد.

يشبه أحد أنظمة الاستيراد استيراد ER ويعمل هذا النظام حتى في حالة عدم وجود تدرج درجة الحموضة عبر غشاء الثايلاكويد.

يتضمن النظام الآخر استخدام بروتين غشاء الثايلاكويد Hef106 الذي يساعد في نقل البروتينات المطوية والعوامل المساعدة المرتبطة بها إلى تجويف الثايلاكويد. يتم تشغيل امتصاص البروتين بواسطة تدرج الأس الهيدروجيني الذي يتم الحفاظ عليه عادةً عبر غشاء الثايلاكويد.

استهداف البروتين إلى النواة

يتم فصل النواة عن السيتوبلازم بغشاءين يشكلان "الغلاف النووي". يعمل الغشاء النووي كحاجز يمنع المرور الحر للجزيئات بين النواة والسيتوبلازم. يحدث نقل الجزيئات الكبيرة بما في ذلك mRNA و tRNAs والوحدات الفرعية الريبوزومية من النواة ونقل جميع البروتينات النووية من خلال "المسام النووي" (الشكل 6.18). العديد من المسام تثقب الغلاف النووي في جميع الخلايا حقيقية النواة. يتكون كل مسام نووي من هيكل متطور يسمى "مجمع المسام النووي" (NPC). يتكون NPC من نسخ متعددة من حوالي 50-100 بروتين مختلف يسمى "nucleoporins" ، والذي يسمح بالتبادل المنظم للجزيئات بين النواة والسيتوبلازم. إن الحركة الانتقائية للبروتينات والـ RNA عبر NPCs لا تحدد التركيب الداخلي للنواة فحسب ، بل تلعب أيضًا دورًا مهمًا في تنظيم التعبير الجيني حقيقي النواة.

الشكل 6.18 النقل النووي والمسام النووية

تعمل الأغشية النووية كحاجز يفصل محتويات النواة عن السيتوبلازم. مثل أغشية الخلايا الأخرى ، فإن الأغشية النووية عبارة عن طبقات ثنائية من الفسفوليبيد ، وهي قابلة للاختراق فقط للجزيئات الصغيرة غير القطبية. يتم ربط الأغشية النووية الداخلية والخارجية في NPCs. تعمل هذه كقنوات يمكن من خلالها للجزيئات القطبية الصغيرة والجزيئات الكبيرة أن تنتقل عبر الغلاف النووي.

الجزيئات الصغيرة وبعض البروتينات ذات الكتلة الجزيئية أقل من حوالي 50 كيلو داما تمر بحرية عبر الغلاف النووي في أي اتجاه: السيتوبلازم إلى النواة أو النواة إلى السيتوبلازم. يسافرون عبر قنوات مائية مفتوحة يقدر أقطارها بحوالي 9 نانومتر ، في NPC. لا تستطيع معظم البروتينات والـ RNAs المرور عبر هذه القنوات المفتوحة. تمر هذه الجزيئات الكبيرة عبر NPC من خلال عملية نشطة يتم فيها التعرف على البروتينات المناسبة و RNAs ونقلها بشكل انتقائي في اتجاه واحد فقط (النواة إلى السيتوبلازم أو السيتوبلازم إلى النواة).

يمكن أن تفتح قنوات المسام النووية في NPC ، استجابة للإشارات المناسبة ، لقطر يزيد عن 25 نانومتر. هذا الحجم كافٍ لاستيعاب مجمعات البروتين النووي الكبيرة ، مثل الوحدات الفرعية الريبوسومية. من خلال هذه القنوات المنظمة ، يتم استيراد البروتينات النووية بشكل انتقائي من السيتوبلازم إلى النواة بينما يتم تصدير RNAs من النواة إلى السيتوبلازم.

يتكون المجلس الوطني لنواب الشعب من مجموعة من ثمانية برامق متصلة بحلقات على الجانبين السيتوبلازمي والنووي للمغلف النووي. تحيط مجموعة الحلقة المتكلمة بقناة مركزية تحتوي على الناقل المركزي.

إشارات التوطين النووية

يتم تصنيع جميع البروتينات الموجودة في النواة في السيتوبلازم ويتم استيرادها إلى النواة من خلال NPC. تحتوي هذه البروتينات على "إشارة توطين نووية (NLS)" توجه نقلها الانتقائي إلى النواة (الشكل 6.19). معظم هذه المتواليات ، مثل تلك الخاصة بالمستضد T ، هي امتدادات قصيرة غنية بمخلفات الأحماض الأمينية الأساسية (ليسين وأرجينين). ومع ذلك ، في كثير من الحالات ، تكون الأحماض الأمينية التي تشكل NLS قريبة من بعضها البعض ولكنها ليست متجاورة مباشرة مع بعضها البعض. على سبيل المثال ، يتكون NLS للنيوكليوبلازمين (بروتين مشارك في تجميع الكروماتين) من جزأين: زوج Lys-Arg متبوعًا بأربعة ليسينات موجودة في 10 أحماض أمينية أبعد في اتجاه مجرى النهر. كلا تسلسل Lys – Arg و Lys – Lys – Lys – Lys مطلوب للاستهداف النووي.

الشكل 6.19 إشارات التعريب النووية

نقل البروتينات إلى النواة

يمكن تقسيم استيراد البروتين من خلال NPC إلى خطوتين ، بناءً على احتياجاتهم من الطاقة (الشكل 6.20). الخطوة الأولى لا تتطلب طاقة. في هذه الخطوة ، ترتبط البروتينات التي تحتوي على NLS بـ NPC ولكنها لا تمر عبر المسام. يتم التعرف على NLS من خلال بروتين مستقبل عصاري خلوي ، ويرتبط مجمع ركيزة المستقبلات بالمسام النووية. "Karyopherins" هي مجموعة من البروتينات ذات العائلة الفائقة المهملة والتي تشارك في نقل الجزيئات عبر مسام الغلاف النووي. قد تعمل Karyopherins كـ الواردات أو الصادرات.

المستقبل ، المسمى importin ، يتكون من وحدتين فرعيتين. ترتبط وحدة فرعية واحدة (importin-α) بـ NLSs الأساسي الغني بالأحماض الأمينية للبروتينات مثل T-antigen و nucleoplasmin. ترتبط الوحدة الفرعية الثانية (importin-) بالخيوط السيتوبلازمية للـ NPC ، فتجلب البروتين المستهدف إلى المسام النووية. يتم التعرف على أنواع أخرى من NLS ، مثل تلك البروتينات الريبوسومية ، من خلال مستقبلات متميزة مرتبطة بـ importin-وتعمل بشكل مشابه لـ importin-أثناء نقل البروتينات المستهدفة إلى النواة.

الخطوة الثانية في الاستيراد النووي ، الانتقال من خلال NPC ، هي عملية تعتمد على الطاقة وتتطلب التحلل المائي GTP. ويشارك في هذه العملية بروتين مرتبط بـ GTP يسمى "ران" ، وهو مرتبط ببروتينات راس.

يتم ترجمة الإنزيمات التي تحفز ارتباط GTP بـ Ran إلى الجانب النووي من الغلاف النووي. يتم ترجمة الإنزيمات التي تحفز التحلل المائي GTP إلى الجانب السيتوبلازمي. نتيجة لذلك ، يوجد تدرج لـ Ran / GTP عبر الغلاف النووي ، مع تركيز عالٍ من Ran / GTP في النواة وتركيز عالٍ من Ran / الناتج المحلي الإجمالي في السيتوبلازم.

هذا التدرج من Ran / GTP يحدد اتجاهية النقل النووي. يوفر التحلل المائي GTP بواسطة Ran الطاقة اللازمة للاستيراد النووي. يشكل Importin-معقدًا يحتوي على importin-α والبروتين المستهدف المرتبط به على الجانب السيتوبلازمي من NPC ، في ظل وجود تركيز عالٍ من Ran / الناتج المحلي الإجمالي. ثم يتم نقل هذا المركب عبر المسام النووية إلى النواة ، حيث يوجد تركيز عالٍ من Ran / GTP. في الجانب النووي من المسام ، يرتبط Ran / GTP بـ Importin-، مما يؤدي إلى إزاحة importin-α والبروتين المستهدف. نتيجة لذلك ، يتم إطلاق البروتين المستهدف داخل النواة. ثم يتم تصدير مجمع Ran / GTP-Importin-إلى العصارة الخلوية ، حيث يتم تحويل GTP المربوط إلى الناتج المحلي الإجمالي ، وإطلاق Importin-للمشاركة في دورة أخرى من الاستيراد النووي.

الشكل 6.20 الاستيراد النووي للبروتينات من خلال المسام النووية

يتم تنظيم الاستيراد النووي لعوامل النسخ مباشرة من خلال الفسفرة. على سبيل المثال ، يتم استيراد عامل نسخ الخميرة SWI5 إلى النواة فقط في مرحلة معينة من دورة الخلية. بخلاف ذلك ، يتم الاحتفاظ بـ SWI5 في السيتوبلازم نتيجة الفسفرة في بقايا السيرين المجاورة لـ NLS ، مما يمنع الاستيراد النووي. ينشط نزع الفسفرة المنظم لهذه المواقع SWI5 في المرحلة المناسبة من دورة الخلية عن طريق السماح بنقلها إلى النواة.

نقل البروتينات من النواة

يتم نقل RNAs عبر الغلاف النووي كمجمعات بروتين RNA. يتم التعرف على هذه البروتينات عن طريق الصادرات ويتم نقلها من النواة إلى السيتوبلازم. ترتبط Pre-mRNAs و mRNAs بمجموعة من 20 بروتينًا على الأقل (تشكل بروتينات نووية غير متجانسة (hnRNPs)) خلال معالجتها في النواة ثم تنتقل في النهاية إلى السيتوبلازم. يحتوي اثنان على الأقل من بروتينات hnRNP هذه على إشارات تصدير نووية ويُعتقد أنها تعمل كناقلات mRNAs أثناء تصديرها إلى الحمض النووي الريبي السيتوبلازمي يتم تجميعها مع بروتينات ريبوزومية في النواة ثم يتم نقل الوحدات الفرعية الريبوسومية السليمة إلى السيتوبلازم. يبدو أن تصديرها من النواة يتم بوساطة إشارات التصدير النووية الموجودة على بروتينات الريبوسوم. يجب أن تنضج الحمض النووي الريبي داخل النواة قبل التصدير. الحمض النووي الريبي هو aminoacylated ويتم تصدير الحمض النووي الريبي فقط المشحونة بحمض أميني بكفاءة. يحدث التصدير عندما يتم نقل الحمض النووي الريبي عبر المسام النووية بواسطة مجموعة من الصادرات و Ran / GTP. يرتبط Exportin-t بـ tRNA والذي بدوره يتراكم مع Ran / GTP. ينتشر هذا المركب عبر القناة المليئة ببروتينات FG ، والتي تولد في الواقع بيئة كارهة للماء.

على عكس mRNAs و tRNAs و rRNAs ، التي تعمل في السيتوبلازم ، تعمل snRNAs داخل النواة كمكونات لآلية معالجة RNA. يتم نقل RNAs في البداية من النواة إلى السيتوبلازم ، حيث ترتبط بالبروتينات لتشكيل snRNPs وظيفية ثم تعود إلى النواة. يبدو أن البروتينات التي ترتبط بـ 5-caps من snRNAs متورطة في تصدير snRNAs إلى السيتوبلازم ، في حين أن التسلسلات الموجودة على بروتينات snRNP مسؤولة عن نقل snRNPs من السيتوبلازم إلى النواة.

نقل وفرز البروتينات إلى جهاز جولجي

يُشار أحيانًا إلى جهاز جولجي باسم "مكتب بريد الخلية" ، حيث يعالج البروتينات التي تصنعها وحدة الطوارئ ويرسلها إلى وجهاتها المختلفة في الخلية. تدخل البروتينات إلى جهاز جولجي على الجانب الذي يواجه ER (رابطة الدول المستقلة الجانب) والخروج على الجانب الآخر من المكدس ، والذي يواجه غشاء البلازما للخلية (عبر الجانب) (الشكل 6.21).

تشق البروتينات طريقها عبر كومة جهاز جولجي من الصهاريج المتداخلة ويتم تعديلها على طول الطريق. ثم يتم تعبئتها لنقلها إلى مواقع مختلفة داخل الخلية. تختلف صهاريج جهاز جولجي من حيث العدد والشكل والتنظيم في أنواع الخلايا المختلفة. هناك ثلاثة صهاريج رئيسية (رابطة الدول المستقلةوسطي و عبر). في بعض الأحيان يتم إضافة مناطق إضافية إلى أي من الجانبين ، والتي تسمى رابطة الدول المستقلة-شبكة جولجي (CGN) و عبر-شبكة جولجي (TGN). تحتوي هذه الشبكات على بنية أكثر تنوعًا ، بما في ذلك بعض المناطق الشبيهة بالصهاريج وبعض المناطق الحويصلية.

توجد إنزيمات مختلفة لتعديل البروتين في كل خزان أو منطقة من جهاز جولجي. تحفز إنزيمات جولجي إضافة أو إزالة السكريات من بروتينات البضائع (الارتباط بالجليكوزيل) ، إضافة مجموعات الكبريتات (الكبريتات) وإضافة مجموعات الفوسفات (الفسفرة). تضيف الإنزيمات بالتتابع التعديلات المناسبة على البروتينات.

تعمل بعض التعديلات بوساطة Golgi كإشارات لتوجيه البروتينات إلى وجهاتها النهائية الموجودة داخل الخلايا على سبيل المثال ، الليزوزوم وغشاء البلازما. يمكن أن تؤدي العيوب في جوانب مختلفة من وظيفة جولجي إلى اضطرابات الارتباط الخلقي بالجليكوزيل ، وبعض أشكال الحثل العضلي وقد تساهم في الإصابة بمرض السكري والسرطان والتليف الكيسي.

الشكل 6.21 نقل البروتينات بواسطة حويصلات جولجي

غالبًا ما يوجد جهاز جولجي بالقرب من ER في الخلايا. تنتقل شحنة البروتين من ER إلى جهاز Golgi ، ويتم تعديل الحويصلات إلى جهاز Golgi ، داخل جهاز Golgi ثم يتم إرسالها إلى وجهات مختلفة في الخلية ، بما في ذلك الجسيمات الحالة وسطح الخلية. تنتقل بروتينات الشحن بين صهاريج جولجي بواسطة تفسرين محتملين: نموذج النقل الحويصلي ونموذج النضج الداخلي (الشكل 6.22).

الشكل 6.22 نموذجان لتهريب البروتين من خلال جهاز جولجي (أ) نموذج النضج الداخلي لحركة البروتين عبر جهاز جولجي. عندما يتم تكوين صهريج جديد ، فإنه يجتاز مكدس جولجي ، ويتغير مع نضجه من خلال تراكم الإنزيمات الوسيطة ، ثم الإنزيمات العابرة من خلال الحويصلات التي تنتقل من الصهاريج اللاحقة إلى الصهاريج السابقة (حركة المرور إلى الوراء). (ب) نموذج النقل الحويصلي ، حيث يبقى كل صهريج في مكان واحد مع إنزيمات غير متغيرة وتتحرك البروتينات للأمام عبر المكدس عبر الحويصلات التي تنتقل من الصهاريج السابقة إلى الصهاريج اللاحقة (حركة المرور المتقدمة)

نقل البروتينات إلى الجسيمات الحالة

البروتينات التي تستهدف الجسيمات الحالة ، على سبيل المثال الإنزيمات مثل hydrolases ، عند وصولها إلى مجمع Golgi من ER ، يتم التعرف على رقعة الإشارة الخاصة بها بواسطة phosphotransferase الذي يحفز فسفرة بعض بقايا المانوز في سكريات قليلة الإنزيم. وجود واحد أو أكثر من بقايا مانوز-6-فوسفات في بهم نالسكريات القليلة المرتبطة المرتبطة هي الإشارة الهيكلية التي تستهدف هذه البروتينات إلى الجسيمات الحالة.

يتعرف بروتين المستقبل الموجود في غشاء مجمع جولجي على إشارة مانوز 6 فوسفات ويربط هيدرولازات بشكل ملحوظ. تتبرعم الحويصلات التي تحتوي على مجمعات مستقبلات هيدرولاز من عبر جانب من مجمع جولجي ويشقوا طريقهم لفرز الحويصلات.

داخل حويصلة الفرز ، تنفصل مجمعات مستقبلات هيدرولاز في عملية يسهلها انخفاض درجة الحموضة داخل حويصلات الفرز وعن طريق إزالة مجموعات الفوسفات المحفزة بالفوسفات من بقايا مانوز-6-فوسفات.

ثم يتم إرجاع المستقبل إلى مجمع جولجي. تتبرعم الحويصلات التي تحتوي على الإنزيمات المائية من حويصلات الفرز وتنتقل إلى الجسيمات الحالة.

في الخلايا التي يتم علاجها بالتونكامايسين والهيدرولازات التي تستهدف عادة الجسيمات الحالة لا تصل إلى وجهتها ولكن يتم إفرازها بدلاً من ذلك ، مما يؤكد أن نيلعب قليل السكاريد المرتبط دورًا رئيسيًا في استهداف هذه الإنزيمات للجسيمات الحالة.

التهاب الغدد الصماء بوساطة المستقبل وفرز البروتينات الداخلية

يتم استيراد بعض البروتينات ، مثل البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL) ، والبروتين الناقل للحديد ، وهرمونات الببتيد والبروتينات المنتشرة ، والتي من المقرر أن تتحلل ، إلى خلايا معينة من الوسط المحيط. ترتبط هذه البروتينات بالمستقبلات الموجودة على الوجه الخارجي لغشاء البلازما. تتركز هذه المستقبلات في غشاءات الغشاء المسمى الحفر المغلفة ، والتي يتم تغطيتها على جانبها العصاري الخلوي بشبكة مكونة من بروتين يسمى كلاثرين.

يشكل الكلاذرين هياكل مغلقة متعددة السطوح. Clathrin هو قاطع من ثلاث سلاسل خفيفة (L) وثلاث سلاسل ثقيلة (H). (HL)3 يتم تنظيم وحدة الكلاذرين على شكل هيكل ثلاثي الأرجل يسمى "triskelion". تميل Triskelions إلى التجمع في شبكات متعددة السطوح (الشكل 6.23).

مع انشغال المزيد من المستقبلات بالبروتينات المستهدفة ، تنمو شبكة الكلاذرين حتى تنبت حويصلة كاملة محاطة بالغشاء من غشاء البلازما وتنتقل إلى السيتوبلازم.

تتم إزالة الكلاذرين بسرعة عن طريق فك الأنزيمات وتندمج الحويصلات مع الإندوسومات. يتم تخفيض درجة الحموضة في الإندوسومات من خلال نشاط ATPases من النوع V في أغشيتها. هذا يخلق بيئة تسهل تفكك المستقبلات من البروتينات المستهدفة. ثم تذهب البروتينات والمستقبلات في طريقهما المنفصل.

يتم استغلال الالتقام الخلوي بوساطة المستقبل (الشكل 6.24) من قبل بعض الفيروسات للدخول إلى الخلايا. يدخل فيروس الإنفلونزا إلى الخلايا بهذه الطريقة. يرتبط فيروس نقص المناعة البشرية ، وهو الفيروس المسبب لمرض الإيدز ، أيضًا بمستقبلات معينة على سطح الخلية وقد يدخل عن طريق الالتقام الخلوي. في البشر ، المستقبل الذي يربط فيروس نقص المناعة البشرية ، المعروف باسم CD4 ، هو بروتين سكري موجود بشكل أساسي على سطح خلايا الجهاز المناعي تسمى الخلايا التائية المساعدة. يشارك CD4 عادةً في الاتصال المعقد بين خلايا الجهاز المناعي المطلوب لتنفيذ الاستجابة المناعية.

الشكل 6.24 تكاثر الخلايا بوساطة الكلاذرين

مثبطات تخليق البروتين

تخدم مثبطات تخليق البروتين غرضين رئيسيين (الشكل 6.25) (الجدول 6.1).

أولاً ، لقد كانت مفيدة جدًا علميًا في توضيح الآليات الكيميائية الحيوية لتخليق البروتين.

ثانيًا ، تؤثر بعض هذه المثبطات على تخليق البروتينات بدائية النواة ولكن ليس حقيقيات النوى ، وبالتالي فهي من المضادات الحيوية المهمة طبيًا.

الستربتومايسين

الستربتومايسين هو مضاد حيوي أمينوغليكوزيد يؤثر على وظيفة الوحدة الفرعية بدائية النواة 30S. تركيزات منخفضة من الستربتومايسين تحفز قراءة الرنا المرسال الخاطئة. نتيجة لذلك ، يتم دمج الأحماض الأمينية غير الملائمة في عديد الببتيد. الكودونات التي تحتوي على بيريميدين في الموضعين الأول والثاني معرضة بشكل خاص لإساءة القراءة التي يسببها الستربتومايسين. أخطاء القراءة هذه ليست أخطاء تغيير الإطار ، لذلك لا يتم تصنيع البروتينات الشاذة تمامًا عند مستويات منخفضة من الستربتومايسين. وبالتالي ، لا يتم قتل الخلايا الحساسة ، ولكن معدل نموها ينخفض ​​بشدة. في تركيزات عالية من الستربتومايسين ، تتراكم معقدات 70S ريبوسوم - مرنا غير منتجة ، مما يمنع تكوين مجمعات بدء نشطة مع مرنا جديد.

الجدول 6.1 بعض مثبطات تخليق البروتين وعملها

المانع طريقة عمل تم منع الكائن الحي
مثبطات الشروع
حمض Aurintricarboxylic يمنع ارتباط عامل البدء بالوحدة 30S بدائيات النوى
كاسوجاميسين يمنع f-Met-tRNAF اجتمع ملزمة بدائيات النوى
الستربتومايسين يمنع تكوين مجمعات البدء بدائيات النوى
مثبطات الاستطالة
التتراسيكلين يمنع ارتباط aminoacyl-tRNA في الموقع بدائيات النوى
الستربتومايسين يؤدي إلى خطأ في قراءة الكودون وإدخال حمض أميني غير لائق بدائيات النوى
سبارسوميسين مثبط البيبتيديل ترانسفيراز بدائيات النوى
الكلورامفينيكول يحجب نشاط ترانسفيراز الببتيدل عن طريق الارتباط بالوحدة الفرعية 50S بدائيات النوى
الاريثروميسين يحجب نشاط ترانسفيراز الببتيدل عن طريق الارتباط بالوحدة الفرعية 50S بدائيات النوى
سيكلوهيكسيميد يمنع إزاحة الببتيدل- الحمض الريبي النووي النقال حقيقيات النواة
حمض الفوسيديك يمنع EF-G: تفكك الناتج المحلي الإجمالي عن الريبوسوم كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى
ثيوستريبتون يمنع EF-Tu و EF-G GTPase المعتمدة على الريبوسوم بدائيات النوى
سم الخناق ADP-ribosylates ويعطل eEF2 حقيقيات النواة
المثبطات التي تضيف إلى الإنهاء المبكر
بوروميسين نظير Aminoacyl-tRNA ، يعمل كمتقبل للببتيد ويجهض المزيد من استطالة الببتيد كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى
ريسين يعطل 28S الرنا الريباسي حقيقيات النواة

الشكل 6.25 مثبطات تخليق البروتين

الشكل 6.26 ADP-Ribosylation لشق ثنائي الفثاميد من حقيقيات النوى EF-2

بوروميسين

يشبه Puromycin هيكليًا 3′-end of aminoacyl-tRNAs. يرتبط Puromycin في موقع A لكل من الريبوسومات بدائية النواة وحقيقية النواة. لا يعتمد الربط على EF-Tu (أو EF1). يعمل Puromycin كمستقبل لسلسلة peptidyl من peptidyl-tRNA

توكسين الدفتيريا

ينشأ الخُناق من الإصابة بالعدوى بكتريا الخناق الوتدية، جرثومة تحمل العاثية corynephage. توكسين الدفتيريا هو إنزيم مشفر بالعاثية تفرزه هذه البكتيريا. السم قادر على تعطيل عدد من الإنزيمات المعتمدة على GTP. ذيفان الخناق هو أحد NAD + المعتمد على ADP-ribosylase. يرتبط تساهميًا بشق ADP-ribosyl مشتق من NAD +.

أحد أهداف توكسين الدفتيريا هو عامل إزاحة حقيقيات النوى ، EF2 ، الذي يحتوي على بقايا معدلة تعرف باسم diphthamide. يتم إنشاء Diphthamide بعد متعدية على EF2 وظيفتها البيولوجية غير معروفة. (تفتقر EF-G من بدائيات النوى إلى هذا التعديل غير العادي وليست عرضة لسم الخناق.) ذيفان الخناق على وجه التحديد ADP-ribosylates و imidazole-N داخل جزء diphthamide من EF2 (الشكل 6.26).

لا يزال بإمكان EF2 ADP-ribosylated ربط GTP ولكن لا يمكن أن يعمل في تخليق البروتين. نظرًا لأن توكسين الدفتيريا هو إنزيم ويمكن أن يعمل بشكل تحفيزي لتعديل العديد من جزيئات البروتين المستهدف ، يكفي بضعة ميكروجرام للتسبب في الوفاة.

يحفز توكسين الخناق على NAD + المعتمد على ADP-ribosylation للبروتينات المختارة مثل ADP-ribosylation لشق ثنائي الفثاميد من حقيقيات النوى EF2. (ديفتاميد = 2- [3-كاربوكساميدو -3 (تريميثيلامونيو) بروبيل] هيستيدين.)

ريسين

الريسين هو بروتين سكري شديد السمية ينتجه النبات الخروع COMMUNIS (حبة الخروع). البروتين مرتبط بثاني كبريتيد. وهو عبارة عن وحدة قياس غير متجانسة من وحدات فرعية تساوي 30 كيلو داتا تقريبًا وهي A و B.

الوحدة الفرعية A (32 kDA) هي إنزيم وهي الوحدة الفرعية السامة التي تكتسب الريسين الدخول إلى الخلايا بمساعدة الوحدة الفرعية B (33 kDA) وهي عبارة عن محاضرة. (تشكل الليكتينات فئة من البروتينات التي ترتبط بشرائح كربوهيدراتية معينة يتم عرضها بشكل شائع بواسطة البروتينات السكرية والجليكوليبيدات على أسطح الخلايا).

يؤدي الالتقام الخلوي للريسين المرتبط متبوعًا بتقليل ثاني كبريتيد إلى إطلاق السلسلة A. تدخل السلسلة A إلى العصارة الخلوية وتثبط نشاط الوحدات الفرعية الريبوسومية الكبيرة حقيقية النواة. يمكن لجزيء واحد من سلسلة الريسين أ في العصارة الخلوية أن يعطل 50000 ريبوسوم ويمكن أن يقتل خلية حقيقية النواة.

تهاجم سلسلة Ricin A على وجه التحديد أدينوزين واحدًا ومحفوظًا للغاية (A في الموضع 4،256) في حقيقيات النواة 28S rRNA. سلسلة Ricin A لها ن- نشاط الجليكوزيداز الذي يزيل قاعدة الأدينين ، ويترك العمود الفقري لسكر فوسفات الرنا الريباسي سليمًا. إزالة هذه القاعدة المفردة كافية لإلغاء تنشيط وحدة فرعية كبيرة 60 ثانية. يُعتقد أن الأدينين في هذه المنطقة المحفوظة للغاية من تسلسل الرنا الريباسي 28S حاسمًا لوظائف الوحدة الفرعية 60S التي تتضمن EF1 و EF2.

ملخص
  • يُشار إلى توصيل البروتينات المُصنَّعة حديثًا إلى وجهاتها الخلوية المناسبة بفرز البروتين أو استهداف البروتين.
  • هناك نوعان أساسيان من مسارات الاستهداف:
    1. بريد-استهداف متعدية: يحدث بعد وقت قصير من تخليق البروتين عن طريق الترجمة في الريبوسوم. يتم استهداف البروتينات التي تستهدف النواة والميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء والبيروكسيسومات بعد متعدية.
    2. استهداف الترجمة المشتركة (مسار إفرازي): البروتينات أثناء ترجمتها تستهدف ER وبالتالي تدخل المسار الإفرازي. تشمل هذه البروتينات البروتينات التي تستهدف ER وجهاز جولجي والليزوزومات والبروتينات التي يفرزها غشاء البلازما. وبالتالي ، يتم استهداف هذه البروتينات بشكل مشترك.
  • يتم ترميز المعلومات لاستهداف بروتين إلى وجهة عضية معينة ضمن تسلسل 20-50 من الأحماض الأمينية ، والمعروفة عمومًا باسم "تسلسل الإشارات" أو "تسلسل استهداف الامتصاص".
  • SRP هي المكونات الرئيسية في استهداف البروتين.SRP هو جسيم بروتين نووي عصاري خلوي يرتبط بشكل عابر بتسلسل إشارة ER في بروتين ناشئ ، إلى وحدة الريبوسوم الكبيرة ومستقبل SRP الموجود على غشاء ER.
  • يمكن نقل البروتينات إلى ER إما بعد متعدية أو مشتركة متعدية.
  • البروتينات الموجهة لمصفوفة الميتوكوندريا أو سدى البلاستيدات الخضراء لها عضية محددة ن- تسلسلات استهداف الامتصاص النهائي التي توجه دخولها إلى العضية. بعد استيراد البروتين ، تتم إزالة تسلسل الاستهداف بواسطة البروتياز داخل المصفوفة أو السدى.
  • يحدث استيراد البروتين في كل من الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء فقط في المواقع التي تكون فيها الأغشية العضوية الداخلية والخارجية على اتصال وثيق ، وهناك فئتان رئيسيتان من الإشارات الكارهة للماء المستخدمة في إدخال البروتينات الغشائية. كل هذه مجالات عبور الأغشية: متواليات بدء النقل وإشارة إيقاف النقل.
  • تشير طوبولوجيا بروتينات الغشاء إلى عدد المرات التي تمتد فيها سلاسل البولي ببتيد الخاصة بها في الغشاء وتوجيه هذه الأجزاء الممتدة للغشاء داخل الغشاء.
  • تخضع البروتينات الغشائية والإفرازية القابلة للذوبان التي تم تصنيعها على ER الخام لأربعة تعديلات رئيسية قبل أن تصل إلى وجهتها النهائية:
    1. إضافة ومعالجة الكربوهيدرات (الارتباط بالجليكوزيل) في جهاز ER و Golgi.
    2. تشكيل روابط ثاني كبريتيد في ER.
    3. الطي المناسب لسلاسل البولي ببتيد وتجميع البروتينات متعددة الوحدات في ER.
    4. الانقسامات المحللة للبروتين في ER وجهاز جولجي والحويصلات الإفرازية.
    5. تنثني البروتينات الجديدة القابلة للذوبان والغشاء المنتجة في ER بشكل عام لتشكلها الصحيح في غضون دقائق بعد تركيبها. يتم التوسط في الطي السريع لهذه البروتينات من خلال عمل العديد من البروتينات الموجودة في ER تسمى المرافقات.
راجع الأسئلة

ما المقصود باستهداف البروتين؟ ما هو دور SRPs في استهداف البروتين؟

اشرح عملية إدخال البروتينات في غشاء ER.

اشرح بإيجاز عملية استهداف البروتين للميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء.

اشرح عملية استهداف البروتين للنواة.

اشرح دور إشارات التوطين النووي.

أدخل على الأقل 5 مثبطات لتخليق البروتين. اشرح بإيجاز عن أي مثبطين.

شرح بروتوكول نقل البروتينات من النواة.

تعداد أهمية فرز البروتين.

أسئلة متعددة الخيارات

يتم استدعاء الإشارات التي تستهدف البروتينات إلى عضيات كل منها

  1. زعيم الببتيدات
  2. إشارات الفرز
  3. تسلسل الإشارة
  4. كل من الخيارات المحددة

يتم نقل البروتينات إلى Golgi و lysosomes

تسمى البروتينات غليكوزيلاتي على بقايا الأسباراجين

  1. بروتينات جليكو المرتبطة بـ N
  2. البروتينات السكرية المرتبطة بـ O
  3. بروتينات الجليكول
  4. كل من الخيارات المحددة

السكريات الأحادية المستخدمة في ارتباط البروتين بالجليكوزيل

——— يسمى مكتب بريد الخلية

  1. الايسوسوم
  2. مجمع جولجي
  3. الشبكة الأندوبلازمية
  4. الميتوكوندريا

يبدأ تخليق جميع البولي ببتيدات المشفرة بواسطة الجينات النووية في

——— يساعد في الطي السليم للبروتينات الناشئة

البروتينات التي ترتبط بالنقل النووي هي

المانع الذي يمنع نشاط ترانسفيراز الببتيدل أثناء الترجمة

مثبط الترجمة الذي يتماثل مع aminoacyl t RNA ويثبط عملية الاستطالة


العواقب الصحية لنقص البروتين

على الرغم من أن نقص البروتين الحاد نادر في العالم المتقدم ، إلا أنه سبب رئيسي لوفاة الأطفال في العديد من البلدان الفقيرة والمتخلفة. هناك نوعان من المتلازمات الرئيسية المرتبطة بنقص البروتين: Kwashiorkor و Marasmus. يؤثر Kwashiorkor على ملايين الأطفال في جميع أنحاء العالم. عندما تم وصفه لأول مرة في عام 1935 ، توفي أكثر من 90 في المائة من الأطفال المصابين بكواشيوركور. على الرغم من أن معدل الوفيات المصاحب أقل قليلاً الآن ، إلا أن معظم الأطفال لا يزالون يموتون بعد بدء العلاج. يأتي اسم Kwashiorkor من لغة في غانا ويعني "اللغة المرفوضة". تم تسمية المتلازمة لأنها تحدث بشكل أكثر شيوعًا عند الأطفال الذين فُطِموا مؤخرًا من الثدي ، عادةً بسبب ولادة طفل آخر. بعد ذلك ، تم تغذية الطفل بالعصيدة المائية المصنوعة من الحبوب منخفضة البروتين ، والتي تمثل كمية البروتين المنخفضة التي يتناولها. يتميز كواشيوركور بانتفاخ (وذمة) في القدمين والبطن ، وسوء صحة الجلد ، وتأخر النمو ، وانخفاض كتلة العضلات ، وخلل في وظائف الكبد. تذكر أن أحد الأدوار الوظيفية للبروتين في الجسم هو توازن السوائل. الأنظمة الغذائية منخفضة البروتين بشكل كبير لا توفر ما يكفي من الأحماض الأمينية لتخليق الألبومين. تتمثل إحدى وظائف الألبومين في الاحتفاظ بالمياه في الأوعية الدموية ، لذا فإن انخفاض تركيزات الألبومين في الدم يؤدي إلى خروج الماء من الأوعية الدموية إلى الأنسجة ، مما يسبب التورم. لا تشمل الأعراض الأولية لـ Kwashiorkor التورم فحسب ، بل تشمل أيضًا الإسهال والتعب وتقشر الجلد والتهيج. يساهم النقص الحاد في البروتين بالإضافة إلى نقص المغذيات الدقيقة الأخرى ، مثل حمض الفوليك (فيتامين ب 9) واليود والحديد وفيتامين سي في العديد من المظاهر الصحية لهذه المتلازمة.

الشكل ٦.١٥ فتى صغير مع كواشيوركور

المصدر: الصورة مجاملة من مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC).

كواشيوركور مرض يسببه نقص البروتين الغذائي الحاد. تشمل الأعراض وذمة في الساقين والقدمين وشعر فاتح اللون وخفيف وفقر الدم وبطن وبطن لامع.

الأطفال والبالغون المصابون بمارسموس ليس لديهم ما يكفي من البروتين في وجباتهم الغذائية ولا يحصلون على سعرات حرارية كافية. يؤثر Marasmus في الغالب على الأطفال الذين تقل أعمارهم عن عام واحد في البلدان الفقيرة. قد تكون أوزان جسم الأطفال المصابين بالمارسموس أقل بنسبة تصل إلى 80 في المائة من وزن الطفل العادي في نفس العمر. Marasmus هي كلمة يونانية تعني "الجوع". تؤثر المتلازمة على أكثر من خمسين مليون طفل دون سن الخامسة في جميع أنحاء العالم. يتميز بمظهر شديد الهزال وسوء صحة الجلد وتأخر النمو. تتمثل الأعراض في الإرهاق الحاد والجوع والإسهال.

الشكل 6.16 الأطفال مع Marasmus

ممرضة يابانية مع أطفال معالين لديهم مظهر نموذجي لسوء التغذية ، سجن بيليبيد الجديد ، سبتمبر-أكتوبر 1945 بواسطة غير معروف / المجال العام

غالبًا ما يتعايش Kwashiorkor و marasmus كمتلازمة مشتركة تسمى Marasmic kwashiorkor. يعاني الأطفال المصابون بالمتلازمة المشتركة من كميات متفاوتة من الوذمة وخصائص وأعراض السلالة. على الرغم من ضعف وظيفة الجهاز العضوي بسبب نقص التغذية ، فإن السبب النهائي للوفاة عادة ما يكون العدوى. يرتبط نقص التغذية ارتباطًا وثيقًا بقمع جهاز المناعة على مستويات متعددة ، لذلك يموت الأطفال الذين يعانون من سوء التغذية عادةً من الإسهال الشديد و / أو الالتهاب الرئوي الناتج عن عدوى بكتيرية أو فيروسية. أفادت منظمة الأمم المتحدة للطفولة (اليونيسف) ، وهي الوكالة الأبرز التي تهدف إلى تغيير العالم لتحسين حياة الأطفال ، أن نقص التغذية يسبب ما لا يقل عن ثلث وفيات الأطفال الصغار. اعتبارًا من عام 2008 ، كان معدل انتشار الأطفال دون سن الخامسة الذين يعانون من نقص الوزن 26 بالمائة. انخفضت نسبة الأطفال ناقصي الوزن بأقل من 5 في المائة في الثمانية عشر عامًا الماضية على الرغم من الهدف الإنمائي للألفية المتمثل في خفض نسبة الأشخاص الذين يعانون من الجوع إلى النصف بحلول عام 2015.

الشكل 6.17 أسباب وفاة الأطفال دون سن الخامسة في جميع أنحاء العالم

الشكل 6.17 أسباب وفاة الأطفال دون سن الخامسة في جميع أنحاء العالم


الفصل الرابع - توليد وعزل مركب ريتينويد أوكسيريدوكتاز المؤتلف

الجميع-عبر- حمض الريتينويك (RA) هو دهون نشطة بيولوجيًا تؤثر على العديد من العمليات في الأنسجة الجنينية والبالغين. نظرًا لطبيعته النشطة بيولوجيًا ، يتم تنظيم التركيزات الخلوية لهذا الجزيء بدرجة عالية. أكسدة الكلعبر-ريتينول للجميع-عبر-ريتينالديهيد يمثل الخطوة الأولى والحد من المعدل لمسار تخليق RA. على هذا النحو ، فهو هدف الآليات التي تضبط مستويات RA داخل الخلية. RDH10 هو أحد الإنزيمات المسؤولة عن أكسدة جميععبر-ريتينول للجميع-عبر- ريتينالديهايد ، ومع كل-عبر- اختزال الريتينالديهايد DHRS3 يشكل مركب بروتين قليل القسيمات. مركب أوكسيريدوكتاز الريتينويد الناتج (ROC) ثنائي الوظيفة ولديه القدرة على تنظيم مستويات الحالة المستقرة للسلائف المباشرة لـ RA ،عبر- ريتينالديهيد. نظرًا لأن ROC تمثل عنصرًا تنظيميًا رئيسيًا في مسار تخليق RA ، فمن الضروري وجود طرق تسمح بدراسة هذا المركب. نحن هنا نصف إنتاج وعزل ROC المؤتلف باستخدام نظام تعبير baculovirus. تحتفظ البروتينات المؤتلفة بالأنشطة الأنزيمية في الميكروسومات السليمة ويمكن تنقيتها من أجل التحليل. يمكن استخدام هذه الطرق للمساعدة في تقييم خصائص ROC وتنظيم السمات الوظيفية لمركب البروتين هذا.


مفتاح تكوين البروتينات

تم تحميل هذا المستند من قبل المستخدم وأكدوا أن لديهم إذنًا لمشاركته. إذا كنت مؤلفًا أو تمتلك حقوق الطبع والنشر لهذا الكتاب ، فيرجى إبلاغنا باستخدام نموذج تقرير قانون الألفية الجديدة لحقوق طبع ونشر المواد الرقمية. أبلغ عن قانون الألفية الجديدة لحقوق طبع ونشر المواد الرقمية

ملخص

المزيد من التفاصيل

تخليق البروتينات والحمض النووي الريبي

المفردات: الأحماض الأمينية ، مضادات الكودون ، الكودون ، الجين ، الرنا المرسال ، النيوكليوتيدات ، الريبوسوم ، الحمض النووي الريبي ، بوليميراز الحمض النووي الريبي ، النسخ ، نقل الحمض النووي الريبي ، الترجمة

أسئلة المعرفة السابقة (قم بإجراء هذه الأسئلة قبل استخدام الأداة.) [ملاحظة: الغرض من هذه الأسئلة هو تنشيط المعرفة السابقة وجعل الطلاب يفكرون. لا يُتوقع من الطلاب معرفة إجابات أسئلة المعرفة السابقة.] 1. افترض أنك تريد تصميم وبناء منزل. كيف يمكنك توصيل خطط التصميم الخاصة بك مع طاقم البناء الذي سيعمل في المنزل؟ الأجوبة ستختلف. نموذج للإجابة: أود رسم مخططات للمنزل وعمل نسخ من الخطط للطاقم.

2. تبني الخلايا جزيئات كبيرة ومعقدة ، مثل البروتينات. ماذا تعتقد أن الخلايا تستخدم "كخطط تصميم" للبروتينات؟ الأجوبة ستختلف. [يحتوي الحمض النووي على تعليمات لبناء البروتينات.]

Gizmo Warm-up مثلما يستخدم طاقم البناء المخططات لبناء منزل ، تستخدم الخلية الحمض النووي كخطط لبناء البروتينات. بالإضافة إلى الحمض النووي ، يشارك حمض نووي آخر ، يسمى RNA ، في صنع البروتينات. في RNA و Protein Synthesis Gizmo ™ ، ستستخدم كل من DNA و RNA لبناء بروتين من الأحماض الأمينية. 1. يتكون الحمض النووي من القواعد الأدينين (A) والسيتوزين (C) والجوانين (G) والثيمين (T). يتكون الحمض النووي الريبي من الأدينين والسيتوزين والجوانين واليوراسيل (U). انظر إلى جزء المحاكاة. هل الجزيء الموضح DNA أم RNA؟ كيف علمت بذلك؟ إنه الحمض النووي. يحتوي على الثايمين بدلاً من اليوراسيل. 2. بوليميراز الحمض النووي الريبي هو نوع من الإنزيم. تساعد الإنزيمات على حدوث التفاعلات الكيميائية بسرعة. انقر فوق الزر "إطلاق الإنزيم" ، ووصف ما يحدث. يتم فصل خيوط جزيء الحمض النووي.

احصل على Gizmo جاهزًا: إذا لزم الأمر ، انقر فوق إطلاق الإنزيم.

مقدمة: تتضمن المرحلة الأولى من بناء البروتين عملية تعرف باسم النسخ. في النسخ ، يعمل جزء من الحمض النووي كقالب لإنتاج خيط مكمل من الحمض النووي الريبي. يسمى هذا الخيط التكميلي الرسول RNA أو mRNA. سؤال: ماذا يحدث أثناء النسخ؟ 1. التجربة: مثل الحمض النووي ، يتبع الحمض النووي الريبي قواعد الاقتران. قم بتجربة للعثور على أي نوكليوتيد RNA على الجانب الأيمن من Gizmo سوف يقترن بنجاح مع الثايمين في الجزء العلوي من حبلا القالب للحمض النووي. (ملاحظة: الحمض النووي الموجود على الجانب الأيمن هو خيط القالب.) ما هي قاعدة الحمض النووي الريبي المرتبطة بالثيمين؟ عدنين

2. التجربة: القواعد الثلاثة التالية على حبلا قالب الحمض النووي هي الأدينين والسيتوزين والجوانين. استخدم الأداة Gizmo للإجابة على الأسئلة التالية: أ. أي قاعدة من الحمض النووي الريبي تترابط مع الأدينين؟ يوراسيل ب. أي قاعدة من الحمض النووي الريبي تتحد مع السيتوزين؟ جوانين أي من الحمض النووي الريبي تترابط مع الجوانين؟ سيتوزين

3. التحليل: في جزيئات الحمض النووي الريبي ، يأخذ اليوراسيل مكان الثايمين الأساسي للحمض النووي.

4. البناء: استمر في بناء جزيء mRNA حتى تستخدم كل نيوكليوتيدات RNA. ما هو تسلسل النيوكليوتيدات لخيط الرنا المرسال الذي قمت ببنائه؟ AUG CUG ACC UAG

5. تطبيق: لنفترض أن خيطًا من الحمض النووي يحتوي على التسلسل التالي: T A C

ماذا سيكون الخيط التكميلي للـ mRNA؟ أ يو جي

6. توقع: كيف يمكن للتغيير في تسلسل النيوكليوتيدات في جزيء DNA أن يؤثر على mRNA المنسوخ من جزيء DNA؟ أي تغيير سينعكس في جزيء الرنا المرسال.

احصل على Gizmo جاهزًا: بمجرد بناء حبلا mRNA ، انقر فوق متابعة.

مقدمة: بعد بناء خيط من الرنا المرسال ، يخرج الخيط من نواة الخلية. المرحلة الثانية من تخليق البروتين ، تسمى الترجمة ، تحدث بعد ذلك. أثناء الترجمة ، يتم استخدام خيط الرنا المرسال لبناء سلسلة من الأحماض الأمينية. سؤال: ماذا يحدث أثناء الترجمة؟ 1. لاحظ: افحص خيط mRNA في جزء المحاكاة. كل مجموعة من ثلاث قواعد من الرنا المرسال تسمى كودون. في الجدول الموجود على اليمين ، اكتب قواعد النيتروجين في كل كودون. (تلميح: ابدأ من الجزء العلوي من الشريط واقرأ لأسفل.) يُطلق على كودون mRNA الأول رمز البدء العالمي.

2. توقع: تبدأ الترجمة عندما يرتبط الريبوسوم (البنية الأرجوانية في جزء المحاكاة) بشريط من الرنا المرسال. يبدأ نقل RNA ، أو tRNA ، في جلب الأحماض الأمينية إلى الريبوسوم. يحمل كل جزيء tRNA نوعًا واحدًا فقط من الأحماض الأمينية. يتم تحديد هذا الحمض الأميني بواسطة anticodon الحمض الريبي النووي النقال ، وهي مجموعة من ثلاث قواعد غير متزاوجة. ما هي مضادات الكودون التي تعتقد أنها ستلصق بكودون بدء الرنا المرسال؟ UAC استخدم الأداة للتحقق من إجابتك.

3. لاحظ: ضع المضادتين التاليتين على حبلا مرنا. ماذا يحدث؟ ترتبط الأحماض الأمينية المجاورة ببعضها البعض بينما ينفصل جزيء الحمض الريبي النووي النقال عن الرنا المرسال ويخرج من الريبوسوم. نظرًا لأن كل جزيء tRNA يرتبط بـ mRNA ، فإن الريبوسوم ينضم إلى الحمض الأميني الذي يحمله الحمض النووي الريبي (tRNA) إلى سلسلة الأحماض الأمينية المتنامية.

4. وصف: UAG (وكذلك UAA و UGA) هو مثال على كودون التوقف. ترتبط الجزيئات التي تسمى عوامل الإطلاق بإيقاف الكودونات. ضع عامل الإطلاق على جزيء الرنا المرسال. ماذا يحدث؟ يتم تحرير سلسلة الأحماض الأمينية من الحمض النووي الريبي ، ويخرج عامل الإطلاق وجزيء الحمض النووي الريبي النهائي من الريبوسوم. انقر فوق متابعة. البروتين الخاص بك قد اكتمل الآن. تتكون معظم البروتينات الفعلية من سلاسل من مئات الأحماض الأمينية. (النشاط ب يتابع في الصفحة التالية)

النشاط ب (تابع من الصفحة السابقة) 5. استنتج: لماذا تعتقد أن إشارات التوقف وبدء تشغيل الكودون ضرورية لتخليق البروتين؟ بدون بدء وإيقاف إشارات الكودون ، لن تكون هناك طريقة لبدء أو إنهاء عملية الترجمة.

6. تلخيص: وصف عمليات النسخ والترجمة بكلماتك الخاصة ، بناءً على ما لاحظته في Gizmo. النسخ: نموذج الإجابة: يبدأ النسخ عندما يقسم إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي جزيء الحمض النووي إلى شريطين. ترتبط نيوكليوتيدات الرنا المرسال التكميلية بقالب الحمض النووي ، وتشكل جزيء الرنا المرسال. يشبه جزيء mRNA جزيء الحمض النووي فيما عدا أن اليوراسيل يحل محل الثايمين. ثم ينفصل خيط الرنا المرسال المكتمل عن جزيء الحمض النووي. ترجمة: نموذج للإجابة: ينتقل جزيء الرنا المرسال إلى الريبسوم. أول كودون مرنا ، يسمى كود البداية (AUG) ، يصطف مع الريبوسوم. يرتبط جزيء الحمض الريبي النووي النقال المقابل (UAC) بكودون البدء. يرتبط جزيء الحمض الريبي النووي النقال أيضًا بحمض أميني. يرتبط جزيء الحمض الريبي النووي النقال الثاني والحمض الأميني المصاحب له بكودون الرنا المرسال الثاني. يشكل الحمضان الأمينيان رابطة. تتم إضافة المزيد من الأحماض الأمينية إلى الجزيء حيث ترتبط جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNA) بكودونات mRNA حتى يكتمل الخيط.

الامتداد: الجينات والصفات

احصل على Gizmo جاهزًا: لن تحتاج إلى استخدام Gizmo لهذا النشاط.

مقدمة: داخل الريبوسوم ، ترتبط الأحماض الأمينية معًا لتشكيل جزيء بروتين. مع نمو سلسلة الأحماض الأمينية ، فإنها تميل إلى الالتفاف وتشكيل شكل ثلاثي الأبعاد. يحدد الشكل المعقد الذي ينتج عنه خصائص البروتين. تحتوي البروتينات على مجموعة متنوعة من الهياكل وتؤدي العديد من الوظائف الأساسية في الكائنات الحية. يُطلق على تسلسل الحمض النووي الذي يرمز لبروتين معين اسم الجين. من خلال ترميز البروتينات ، تحدد الجينات الصفات الموروثة للكائن الحي. سؤال: كيف ترمز الجينات لبروتينات وسمات معينة؟ 1. ترجمة: كل كودون لواحد من 20 حمض أميني. هذا الرمز عالمي بين جميع الكائنات الحية. على سبيل المثال ، كودون mRNA كودون GGU للحمض الأميني جلايسين في كل كائن حي ، من البكتيريا إلى الفيل. افحص مخطط الكودون أدناه. يمكن تحديد الحمض الأميني المشفر بواسطة كودون مرنا محدد من خلال إيجاد القاعدة الأولى من الكودون على طول الجانب الأيسر من الجدول ، والقاعدة الثانية على طول الجزء العلوي من الجدول ، والقاعدة الثالثة على طول الجانب الأيمن من الجدول .

ما هي الأحماض الأمينية التي ترمز لها الكودونات التالية؟ أغسطس: الميثيونين (ابدأ)

(تابع التمديد في الصفحة التالية)

التمديد (تابع من الصفحة السابقة) 2. تطبيق: لنفترض أنك تريد بروتينًا يتكون من تسلسل الأحماض الأمينية ، ميثيونين ، أسباراجين ، فالين ، وهستيدين. أعط تسلسل mRNA الذي من شأنه أن يرمز لهذا البروتين. أغسطس ، AAU (أو AAC)

3. لخص: كيف تحدد الجينات سمات الكائن الحي؟ شرح بالتفصيل. نموذج للإجابة: يتكون الجين من سلسلة من النيوكليوتيدات على خيط DNA. أثناء النسخ ، يتم بناء خيط مرنا على تسلسل الحمض النووي. ثم ينتقل خيط الرنا المرسال إلى الريبوسوم ويتم بناء البروتين بناءً على تسلسل الكودونات في الرنا المرسال. يحدد تسلسل الأحماض الأمينية شكل ووظيفة جزيء البروتين. يحدد شكل ووظيفة جزيئات البروتين سمات الكائنات الحية.

4. وسع تفكيرك: في بعض الأحيان تحدث أخطاء أثناء النسخ أو الترجمة. افحص مخطط الكودون في الصفحة السابقة. لاحظ أن كل حمض أميني مشفر بواسطة عدة أكواد مختلفة. على سبيل المثال ، يتم ترميز الألانين بواسطة GCU و GCC و GCA و GCG. كيف يمكن لهذا أن يعوض أخطاء النسخ أو الترجمة؟ التغييرات الطفيفة في الكودون (على سبيل المثال ، تغيير UUU إلى UUC) لن ينتج عنها أي تغيير في الحمض الأميني المشفر ، وبالتالي لا تغيير في البروتين. هذا يقلل من فرصة أن يتسبب النسخ أو خطأ الترجمة في تكوين بروتين معيب.

5. فكر وناقش: تأمل العبارتين التاليتين: تنص نظرية التطور على أن جميع الكائنات الحية لها سلف واحد مشترك. الترجمة بين mRNA والأحماض الأمينية هي نفسها لجميع الكائنات الحية. (على سبيل المثال ، أكواد CAG كودون mRNA للجلوتامين في جميع الكائنات الحية.) هل البيان الثاني يدعم نظرية التطور؟ اشرح لماذا ولماذا لا. إذا أمكن ، ناقش إجابتك مع معلمك وزملائك في الفصل. نموذج للإجابة: إذا لم تكن مجموعات مختلفة من الكائنات الحية مرتبطة ببعضها البعض ، فمن المحتمل أن يعمل النسخ بشكل مختلف أيضًا.حقيقة أن النسخ هو نفسه لجميع الكائنات الحية هو دليل قوي على أن جميع الكائنات الحية مرتبطة وربما تنحدر من سلف واحد.


المواد والأساليب

جيل ال تنفيب 6-باطل(Tnfip6 - / - ) الفئران

تنفيب 6 هو جين طوله 20.3 كيلو بايت على كروموسوم الفأر 2 (Fulop et al. ، 1997). تم عزل جزء من الحمض النووي الجينومي بحجم 10.7 كيلو بايت من استنساخ P1 (P-2199 Incyte Genomics) بواسطة هينالهضم dIII (الشكل 1 أ). احتوى هذا الجزء على منطقة المروج بالكامل ، exon 1 وجزء 5.2 كيلو بايت من intron 1. تم إدخال ذراع بطول 5.5 كيلو بايت 5 من الجزء الجينومي في بداية شريط PGK المروج-neo r-poly (A) من ناقل التعبير pPNT (Tybulewicz وآخرون ، 1991) ، في نديأقوم بتقسيم موقع exon 1 ، مما أدى إلى تعطيل إطار القراءة وإنشاء كود إيقاف 94 bp أسفل موقع بدء الترجمة. تم استنساخ الجزء الجينومي 5.2 كيلو بايت 3 ذراع في اتجاه مجرى النهر نيوكاسيت. تم إمداد المتجه الخطي بالكهرباء في خلايا جذعية جنينية من أصل 129S6 / SvEvTac (TC-1). تم التعرف على أكثر من 150 خلية مستنسخة من الخلايا الجذعية الجنينية بعد الاختيار الإيجابي والسلبي. تم اكتشاف تكامل متماثل في ثلاثة مستنسخات من الخلايا الجذعية الجنينية ، والتي تم تنميطها النووي ثم استنساخها لا. تم حقن 135 (الشكل 1 ب) في الكيسات الكيسية الكيسية C57Bl / 6. تم الحصول على اثنين من الذكور المؤسس الكيميري وتزاوجهم مع إناث BALB / c من النوع البري لإنشاء مستعمرتين مستقلتين. منذ أنثى تنفيب 6 - / - كانت الفئران عقيمة ، وتم الحفاظ على المستعمرات عن طريق التزاوج تنفيب 6 +/– او Tnfip6 - / - ذكور مع BALB / ج إناث. تنفيب 6 - / - ولدت الإناث عن طريق التهجين تنفيب 6 +/– إناث و تنفيب 6 - / - ذكور. تم التنميط الجيني لجميع الفئران لوجود نيو الجين واختباره أيضًا من أجل التغاير أو الزيجوت المتماثل باستخدام الاشعال الخاص بالجينات (الشكل 1C والجدول 1). تم عزل الخلايا الليفية الجنينية من أجنة E18.5 من النوع البري ، متغايرة الزيجوت و TNFIP6 ناقصة. تنفيب 6- تم تأكيد تعبير mRNA المحدد وإفراز البروتين في مزارع الخلايا الليفية غير المحفزة والمحفزة لـ TNFα (الشكل 1D ، E).

جيل ال تنفيب 6 -/- الفئران. (أ) التنظيم الجينومي للأليلات البرية من النوع المؤتلف ، وناقل الاستهداف pPNT. يظهر موقع المسبار المستخدم في تهجين اللطخة الجنوبية أسفل الأليل من النوع البري. الصناديق السوداء تمثل exons. (ب) تحليل اللطخة الجنوبية لعينات الحمض النووي الجينومي (10 ميكروغرام) المستمدة من استنساخ الخلايا الجذعية الجنينية (النوع البري والاستنساخ رقم 135 مع تعطيل محدد لـ تنفيب 6) أو من ذيول الفأر مع هينdIII ، تم فصله في هلام agarose بنسبة 0.6٪ ، ونقله إلى غشاء Nytran وفحصه باستخدام مسبار DNA الجيني المسمى 2.2 كيلو بايت 32 P الموضح في نتائج التنميط الجيني A. (C) تنفيب 6 –/– , تنفيب 6 +/– والبرية من النوع (بالوزن) رفقاء القمامة. منتجات PCR للحمض النووي الجينومي باستخدام بادئات خاصة بالنيومايسين (600 bp lane 1) اشعال النيومايسين و intron 1 (441 bp lane 2) exon 1 و intron 1 بادئات (365 bp بدون نيو الجين و 2156 مع نيو الممر 3). (د) نتائج RT-PCR باستخدام مجموع عينات الحمض النووي الريبي من الخلايا الليفية تنفيب 6 –/– , تنفيب 6 +/- والفئران من النوع البري بدون وتحفيز TNFα (20 نانوغرام / مل 24 ساعة) كما هو محدد. (هـ) تم جمع الوسائط من نفس مزارع الأرومة الليفية المستخدمة لعزل الحمض النووي الريبي واكتشاف بروتين TNFIP6 عن طريق تحليل لطخة غربية باستخدام الجسم المضاد للأرنب TSG-6-RC21 المنقى والمُخلف بيولوجيًا التقارب (Bardos et al. ، 2001). تم وضع علامة على مواقع TNFIP6 (36 كيلو دالتون) ومجمع HC-TNFIP6 الموصوف سابقًا (∼125 كيلو دالتون) (Mukhopadhyay et al. ، 2001).

جيل ال تنفيب 6 -/- الفئران. (أ) التنظيم الجينومي للأليلات البرية من النوع المؤتلف ، وناقل الاستهداف pPNT. يظهر موقع المسبار المستخدم في تهجين اللطخة الجنوبية أسفل الأليل من النوع البري. الصناديق السوداء تمثل exons. (ب) تحليل اللطخة الجنوبية لعينات الحمض النووي الجينومي (10 ميكروغرام) المستمدة من استنساخ الخلايا الجذعية الجنينية (النوع البري والاستنساخ رقم 135 مع تعطيل محدد لـ تنفيب 6) أو من ذيول الفأر مع هينdIII ، تم فصله في هلام agarose بنسبة 0.6٪ ، ونقله إلى غشاء Nytran وفحصه باستخدام مسبار DNA الجيني المسمى 2.2 كيلو بايت 32 P الموضح في نتائج التنميط الجيني A. (C) تنفيب 6 –/– , تنفيب 6 +/– والبرية من النوع (بالوزن) رفقاء القمامة. منتجات PCR للحمض النووي الجينومي باستخدام بادئات خاصة بالنيومايسين (600 bp lane 1) اشعال النيومايسين و intron 1 (441 bp lane 2) exon 1 و intron 1 بادئات (365 bp بدون نيو الجين و 2156 مع نيو الممر 3). (د) نتائج RT-PCR باستخدام عينات الحمض النووي الريبي الإجمالي من الخلايا الليفية تنفيب 6 –/– , تنفيب 6 +/- والفئران البرية بدون تحفيز TNFα ومعها (20 نانوغرام / مل 24 ساعة) كما هو محدد. (هـ) تم جمع الوسائط من نفس مزارع الأرومة الليفية المستخدمة لعزل الحمض النووي الريبي واكتشاف بروتين TNFIP6 عن طريق تحليل لطخة غربية باستخدام الجسم المضاد للأرنب TSG-6-RC21 المنقى والمُخلف بيولوجيًا التقارب (Bardos et al. ، 2001). تم وضع علامة على مواقع TNFIP6 (36 كيلو دالتون) ومجمع HC-TNFIP6 الموصوف سابقًا (∼125 كيلو دالتون) (Mukhopadhyay et al. ، 2001).

متواليات التمهيدي المستخدمة في التنميط الجيني و RT-PCR

اسم التمهيدي. موقع . تسلسل (5 ′ → 3 ′). حجم المنتج (بي بي) *.
Neo-13Fw نيو جاتكجككاتجاكاج 600
نيو 14 نيو كاككاتجاتكجكاجك
Tnfip6-Fw1 نيو GGGTGGATTAGATAAATGC 441
Tnfip6-Rev1 إنترون -1 تكاكتككتككاتكاجتكك
Tnfip6-Fw2 إكسون -1 تجككاتجكآاتجاجتكاجاج 356
Tnfip6-Rev2 إنترون -1 جاتكجاتكككاكاتجاك 2,156
Tnfip6-Fw3 إكسون -1 كجتككتككتتجكتاتجك 490
Tnfip6-Rev3 إكسون 4 آاتجككاجتاجكاجاك
اسم التمهيدي. موقع . تسلسل (5 ′ → 3 ′). حجم المنتج (بي بي) *.
نيو 13Fw نيو جاتكجككاتجاكاج 600
نيو 14 نيو كاككاتجاتكجكاجك
Tnfip6-Fw1 نيو GGGTGGATTAGATAAATGC 441
Tnfip6-Rev1 إنترون -1 تكاكتككتككاتكاجتكك
Tnfip6-Fw2 إكسون -1 تجككاتجكآاتجاجتكاجاج 356
Tnfip6-Rev2 إنترون -1 جاتكجاتكككاكاتجاك 2,156
Tnfip6-Fw3 إكسون -1 كجتككتككتتجكتاتجك 490
Tnfip6-Rev3 إكسون 4 آاتجككاجتاجكاجاك

للحصول على نتائج التضخيم المقابلة ، انظر الشكل 1C و D.

بروتينات TNFIP6 المؤتلفة

تم التعبير عن TNFIP6 المؤتلف البشري [recTNFIP6 ، أليل Arg-144 (Nentwich et al. ، 2002) والذي يتطابق بنسبة 94٪ مع بروتين الفئران] في خلايا Schneider 2 [المشتقة من ذبابة الفاكهة سوداء البطن(Schneider، 1972)] ، تمت تنقيته باستخدام التبادل الأيوني والكروماتوجرافيا السائلة عالية الأداء ذات المرحلة العكسية ، وتم تحديد تركيز البروتين عن طريق تحليل الأحماض الأمينية كما هو موصوف سابقًا (Nentwich et al. ، 2002). تمت تنقية الماوس recTNFIP6 على عمود Hyaluronan-Sepharose من طاف لخلايا مبيض الهامستر الصيني (CHO-K1 American Type Culture Collection) المنقولة المستقرة باستخدام ناقل Lonza pEE14.1 (Lonza Biologics plc) الذي يحتوي على ماوس كامل الطول (1654 نقطة أساس) تنفيب 6 استنساخ (كدنا) كما هو موصوف سابقًا (باردوس وآخرون ، 2001). تم اختبار recTNFIP6 المنقى بواسطة لطخة غربية باستخدام جسم مضاد متعدد الأضلاع للأرنب (TSG-6-CR21) مرفوع ضد الببتيد الاصطناعي (135 CGGVFTDPKRIFKSPG) الموجود في نهاية الطرف N من مجال CUB ومقاسًا كميًا بمقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم كما هو موصوف سابقًا (Bardos et al. ، 2001).

تحريض التبويض

تم تحفيز الإباضة عن طريق الحقن المتتالية من الجونادوتروبين. أولاً ، تم حقن فئران تبلغ من العمر 21 يومًا داخل الصفاق مع 5 U من الأفراس الحوامل في مصل الغدد التناسلية (PMSG ، Sigma) في محلول ملحي مخزّن بالفوسفات 100 ميكرولتر (PBS) للحث على نضوج الجريب. تم إحداث الإباضة عن طريق الحقن داخل الصفاق لـ 5 U من موجهة الغدد التناسلية المشيمية البشرية (قوات حرس السواحل الهايتية ، سيجما) في 100 ميكرولتر من PBS بعد 48 ساعة من حقن PMSG.

الإخصاب في الجسم الحي

تم تحفيز الإباضة كما هو موضح أعلاه ، وتم إقران الإناث مع الذكور من النوع البري بعد ساعتين من حقن قوات حرس السواحل الهايتية (في منتصف الليل). تم فحص الإناث بحثًا عن سدادات مهبلية في صباح اليوم التالي ، وتم التضحية بعد 36 ساعة من حقن قوات حرس السواحل الهايتية. تم جمع البويضات والأجنة ثنائية الخلية من قنوات البيض لتقييم الإخصاب في الجسم الحي.

العزلة وثقافة موانع الحمل الفموية المشتركة

تم تشريح المبيضين وقناتي فالوب في الوسط الأساسي الأدنى (MEM) الذي يحتوي على 25 ملي مولار من Hepes و 0.1 ٪ من ألبومين مصل البقر و 50 نانوغرام / مل جنتاميسين. تم جمع موانع الحمل الفموية المبيضة من قناتي فالوب بعد 13-13.5 ساعة من حقن قوات حرس السواحل الهايتية. بالنسبة للثقافات ، تم تشريح المبايض من الفئران بعد 48 ساعة من علاج PMSG ، وتم عزل COC عن طريق ثقب الجريبات الأكبر بإبرة معقمة. تم غسل COCs المدمجة المعزولة مرة واحدة باستخدام وسط زراعة COC القياسي (MEM مكمل بمصل بقري جنيني 5٪ (FBS) ، 3 ملي مولار جلوتامين ، 0.3 ملي بيروفات صوديوم و 50 نانوغرام / مل جنتامايسين) ، ثم تم تربيتها في وسط استزراع COC قياسي في غياب أو وجود عامل نمو البشرة (EGF ، 3 نانوغرام / مل سيغما) أو ديبوتريل أمب دوري (dbcAMP ، 1 ملي سيغما) عند 37 درجة مئوية لمدة 18 ساعة. في بعض الحالات ، موانع الحمل الفموية من تنفيب 6 - / - تمت تربية الإناث في وجود 1 ميكروغرام / مل من بروتين recTNFIP6 البشري لاستعادة المخاط الركامي. تمت مراقبة تمدد المصفوفة شكليًا باستخدام مجهر أوليمبوس المقلوب.

الكيمياء المناعية

تم حصاد المبايض ، وتثبيتها في 4٪ بارافورمالدهيد ، ودمجها في البارافين. تم حظر المقاطع المنفصلة الكافيين في محلول الملح المتوازن من Hank (HBSS) الذي يحتوي على 2 ٪ FBS في درجة حرارة الغرفة لمدة ساعة واحدة وملطخة ببروتين رابط الهيالورونان الحيوي (HABP ، 5 ميكروغرام / مل Seikagaku) ​​في HBSS ، 2 ٪ FBS عند 4 درجات مئوية لمدة 16 ساعات. تم استخدام الستربتافيدين المترافق بإيزوثيوسيانات الفلوريسين (2 نانوغرام / مل من مختبرات المتجهات) كمقارن ثانوي في HBSS ، 2 ٪ FBS عند 25 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة. تم غسل الشرائح في HBSS وتم تركيبها باستخدام Vectashield الذي يحتوي على DAPI (مختبرات Vector). تم تصور المقاطع باستخدام مجهر متحد البؤر (لايكا TCS-SP). تم إجراء تلطيخ الهيماتوكسيلين والأيوزين باستخدام الإجراءات القياسية.

استخراج البروتين من المبايض

تم إحداث عملية التبويض كما هو موضح أعلاه ، وتم التضحية بالفئران بعد 10 ساعات من حقن قوات حرس السواحل الهايتية. تم فرم المبايض وهضمها باستخدام 200 ميكروليتر من Streptomyces hyaluronidase في 100 ميكرولتر PBS عند 37 درجة مئوية لمدة 24 ساعة في وجود مثبطات الأنزيم البروتيني (5 مم EDTA ، 1 ملي يودواسيتاميد ، 5 ميكروغرام / مل بيبستاتين A ، 5 ميكروغرام / مل أبروتينين ، 5 ميكروغرام / مل لوبيبتين و 10 ملي بنزاميدين). تم تجفيف كل خليط هضم ، بما في ذلك حطام الأنسجة ، في مكثف Speed-Vac وتم تعليقه في تقليل Laemmli-buffer (Laemmli ، 1970). تم تحليل العينات بواسطة SDS-PAGE والنشاف الغربي باستخدام جسم مضاد متعدد النسيلة ضد IαI (داكو). تم استخدام مصل الفأر مع أو بدون هضم شوندرويتيناز ABC كمرجع لحجم IαI و PαI و HCs الخاصة بهم.

نقل TNFIP6 بوساطة السلاسل الثقيلة لأفراد عائلة IαI إلى الهيالورونان

تم تحضين الهيالورونان ذو الكتلة الجزيئية العالية (12 ميكروغرام ، الكتلة الجزيئية: 5000 كيلو دالتون Healon GV ، Pharmacia & amp Upjohn) ومصل الفأر (10 ميكرولتر ، Rockland Immunochemicals) في غياب أو وجود recTNFIP6 البشري (500 نانوغرام) في 100 ميكرولتر PBS عند 37 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. تم أيضًا هضم قسامة 10 ميكرولتر من كل خليط تفاعل باستخدام 200 ميكروليتر من Streptomyces hyaluronidase عند 37 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة. تمت مراقبة نقل السلاسل الثقيلة من خلال تحليل لطخة ويسترن كما هو موضح أعلاه.

انقاذ خصوبة الاناث في الجسم الحي

إنقاذ الخصوبة في تنفيب 6 - / - تمت محاولة الإناث من خلال نهجين مختلفين. أولا، تنفيب 6 - / - تم تبيض الفئران الإناث بشكل فائق كما هو موصوف أعلاه وتلقت أيضًا 100 ميكروغرام من بروتين recTNFIP6 المنقى للفأر داخل الصفاق مع حقن قوات حرس السواحل الهايتية (الحجم الإجمالي 100 ميكرولتر). تم نقل ذكور المربط إلى أقفاص الإناث بعد 6 ساعات. تم التعرف على سدادات المهبل صباح اليوم التالي. تم إجراء نهج إنقاذ ثان باستخدام التلاعب الجيني في الجسم الحي عن طريق التوليد تنفيب 6 - / - الإناث التي حملت أيضًا تنفيب 6 التحوير. في البداية ، الإناث المعدلة وراثيا (Tnfip6-Tg + / +) ، معربًا بشكل أساسي تنفيب 6(جلانت وآخرون ، 2002) ، تم تزاوجهم مع تنفيب 6 - / - الذكور ، أول من تولد متغاير الزيجوت تنفيب 6 +/– Tnfip6-Tg +/– النسل ثم اختيار الإناث التي تفتقر إلى النوع البري تنفيب 6الجين ولكن لديه الجين المحور. على الرغم من أن Tnfip6-Tg تم تصميم ناقل التعبير (pSP / 44-3) لتوجيه التعبير الخاص بالغضروف (Glant et al. ، 2002) ، ووجدنا مؤخرًا أن التركيبة تتسرب وأن جميع الأنسجة والأعضاء ، بما في ذلك المبايض ، تعبر بشكل أساسي عن بعض مستويات مشتق من الجينات المعدلة وراثيا تنفيب 6 (البيانات غير ظاهرة). تنفيب 6 –/– Tnfip6-Tg +/– أو تنفيب 6 –/– Tnfip6-Tg تم تزاوج + / + الإناث دون التبويض مع ذكور عشيق من النوع البري.


ماذا تعرف عن اختبار البروتين ونتائجه

اختبار البروتين الكلي هو اختبار روتيني بسيط للبول أو الدم. يبحث عن مستويات البروتين الطبيعية أو غير الطبيعية في الجسم.

يمكن أن يؤدي وجود الكثير جدًا أو القليل جدًا من البروتينات إلى فقدان الوزن بشكل غير متوقع أو التعب أو الإصابة بمرض التهابي. يمكن أن يساعد اختبار البروتين الكلي في تشخيص أمراض الكبد والكلى ، إلى جانب الحالات الأخرى.

في هذه المقالة ، نناقش اختبار البروتين الكلي ، وكيفية تفسير النتائج ، وما قد تعنيه مستويات البروتين الطبيعية أو غير الطبيعية.

يمكن أن يساعد اختبار البروتين الكلي الطبيب في تشخيص الحالات المختلفة.

تعمل البروتينات كعناصر بناء للعديد من الأعضاء والهرمونات والإنزيمات. البروتينات ضرورية للصحة العامة ، وهذا هو السبب في أن الفحوصات الصحية الروتينية غالبًا ما تتضمن اختبار البروتين الكلي.

يقيس اختبار البروتين الكلي العدد الإجمالي للبروتينات الموجودة في سوائل الجسم. يفحص الاختبار البروتين في البول أو في الجزء السائل من الدم ، والذي يسميه المتخصصون في الطب المصل.

فحص الدم

يقيس اختبار البروتين الكلي في الدم كمية الألبومين والجلوبيولين الموجودة في جزء المصل من الدم:

  • يمثل بروتين الألبومين نصف إجمالي البروتين الموجود في بلازما الدم. ينظم ضغط الأورام في البلازما لمنع تسرب الماء من الأوعية الدموية.
  • تختلف بروتينات الجلوبيولين في الحجم والوزن والوظيفة. يتم تجميعها حسب كيفية هجرتها على الرحلان الكهربائي وتشمل الكسور α1 و α2 و و. وهي تشمل البروتينات الحاملة والإنزيمات والمكملات والغلوبولين المناعي (وتسمى أيضًا الأجسام المضادة).

فحص بول

يكشف اختبار البروتين الكلي في البول عن كميات البروتين الموجودة في البول.

تقوم الكلى بتصفية الألبومين والبروتينات الأخرى من الدم بحيث يحتوي البول على كميات صغيرة من البروتين.

ومع ذلك ، يمكن أن تتسبب مشاكل المسالك البولية ، مثل مرض الكلى المزمن ، في تسرب كميات كبيرة من البروتين إلى البول.

قد تستخدم المختبرات نطاقات بروتينية إجمالية مختلفة قليلاً ، اعتمادًا على طريقة الاختبار والمعدات التي تستخدمها.

يتراوح المعدل الطبيعي لمستويات البروتين في مصل الدم من 6 إلى 8 جرام لكل ديسيلتر (جم / ديسيلتر). من هذا ، يشكل الألبومين 3.5 إلى 5.0 جم / ديسيلتر ، والباقي عبارة عن جلوبيولين إجمالي. قد تختلف هذه النطاقات بين المختبرات المختلفة.

عادة ، يتخلص جسم الشخص من أقل من 150 ملليجرام (مجم) من البروتين الكلي وأقل من 20 ملليجرام من الألبومين عن طريق البول كل 24 ساعة.

لا تشير المستويات المرتفعة أو المنخفضة من المصل أو بروتين البول دائمًا إلى حالة طبية مزمنة. تشمل العوامل اليومية التي يمكن أن تؤثر على مستويات البروتين لدى الشخص ما يلي:

  • تمرين مكثف
  • حمية
  • سن
  • درجة الترطيب أثناء الاختبار
  • حمل
  • تناول حبوب منع الحمل الهرمونية
  • مضاعفات الجراحة

يمكن للنساء الحوامل إجراء اختبارات البروتين الكلي في المصل أو البول بأمان.

عندما يكون الشخص حاملاً ، قد يحتاج إلى فحص بوله بحثًا عن أي علامات للبروتينية ، وهي بروتين زائد في البول.

قد يشير إفراز البروتين في البول الذي يزيد عن 300 مجم من البروتين يوميًا إلى تسمم الحمل ، وهو أحد مضاعفات الحمل.

قد يطلب الطبيب إجراء اختبار البروتين الكلي في الدم أثناء الفحص الصحي الروتيني كجزء من لوحة التمثيل الغذائي الشاملة (CMP).

قد يستخدم الأطباء أيضًا اختبار البروتين الكلي للمساعدة في تشخيص مجموعة متنوعة من الأمراض التي تؤثر على مستويات البروتين.

يمكن للأشخاص الذين يعانون من حالات طبية تؤثر على الجهاز الهضمي (GI) أو الكبد أو الكلى أن يخضعوا لاختبارات البروتين الكلية أثناء زيارات المتابعة لمراقبة تعافيهم أثناء العلاج.

قد يطلب الطبيب إجراء اختبار البروتين الكلي إذا كان لدى الشخص أي مما يلي:

  • فقدان الوزن غير المتوقع
  • التعب أو التورم بسبب السوائل الزائدة في الأنسجة
  • صعوبة التبول
  • أعراض نقص التغذية

سينظر الطبيب في نتائج اختبار البروتين الكلي في الدم جنبًا إلى جنب مع نتائج الاختبارات الأخرى للمساعدة في تشخيص الحالات الطبية. سيقومون بتحليل النتائج في سياق CMP الكلي للشخص.

إذا كانت مستويات البروتين غير صحية ، فقد يوصي الطبيب بإجراء مزيد من الاختبارات.

ماذا تعني مستويات البروتين العالية؟

يمكن أن تشير مستويات البروتين الكلية في المصل باستمرار إلى الحالات الصحية التالية:

ماذا تعني مستويات البروتين المنخفضة؟

قد يشير انخفاض مستويات البروتين الكلي في الدم إلى أي من الحالات الصحية التالية:

نسبة الألبومين إلى الجلوبيولين

إلى جانب مستوى البروتين الكلي في الدم ، قد يحسب المختبر نسبة الألبومين إلى الجلوبيولين (A / G) في مجرى الدم. وذلك لأن بعض الحالات تؤثر على كميات الألبومين أو الجلوبيولين في الدم.

قد تكون نسبة A / G المنخفضة ناتجة عن فرط إنتاج الجلوبيولين ، أو نقص إنتاج الألبومين ، أو فقدان الألبومين ، مما قد يشير إلى ما يلي:

  • أحد أمراض المناعة الذاتية ، والذي ينطوي على التهاب وتندب الكبد
  • أمراض الكلى المتلازمة الكلوية

قد توحي نسبة A / G العالية بما يلي:

يدير مقدم الرعاية الصحية اختبارًا كليًا للبروتين في عيادة أو في أي مكان آخر للرعاية الصحية. ما لم يُطلب خلاف ذلك ، لا يحتاج الأشخاص إلى اتخاذ أي استعدادات خاصة قبل إجراء الاختبار.

يتضمن اختبار البروتين الكلي في الدم سحب عينة من الدم من الوريد الموجود في الذراع.

سيقوم مقدم الرعاية الصحية أو الفصد بربط شريط مطاطي حول الجزء العلوي من الذراع لتسهيل العثور على الأوردة. بعد تعقيم موقع الدخول ، سيقومون بإدخال الإبرة في الوريد. سيمر الدم من الوريد عبر الإبرة إلى أنبوب تجميع.

بمجرد أن يقوم مقدم الرعاية الصحية بجمع كمية كافية من الدم ، فسوف يقوم بإزالة الإبرة والشريط المطاطي من الذراع ، والضغط على موقع الحقن ، وتغطية الجرح بضمادة.

يتضمن اختبار البروتين الكلي في البول جمع عينة من البول. يمكن للناس القيام بذلك في المنزل أو في مكان للرعاية الصحية.

قد يطلب مقدم الرعاية الصحية من الناس جمع البول في المنزل على مدار 24 ساعة.

تلعب البروتينات أدوارًا أساسية في دعم وظائف الجسم الحيوية ، مثل الهضم وتجلط الدم وإنتاج الطاقة.

قد يقوم مقدم الرعاية الصحية بإجراء اختبار البروتين الكلي أثناء الفحص الصحي الروتيني. يقيس اختبار البروتين الكلي كمية البروتين الموجودة في مصل الدم أو البول.

يمكن أن يكشف اختبار البروتين الكلي عن مستويات البروتين الطبيعية أو غير الطبيعية ، والتي يمكن أن تساعد في تشخيص الحالات الطبية ، مثل أمراض الكلى والكبد.


ملخص وتوقعات

مع التطورات الحديثة في تقنية ربط الببتيد ، من الواضح أنه يمكن الآن استخدام التخليق الكيميائي لإنتاج عديد ببتيد كبير وعلاجات بروتينية صغيرة بطريقة قوية وفعالة للغاية. على هذا النحو ، من الممكن أن توفر هذه الطرق بديلاً قابلاً للتطبيق لتقنيات التعبير المؤتلف المستخدمة تقليديًا مع توفير فائدة ومرونة إضافية لدمج وحدات PTM أو التعديلات المفصلة بطريقة خاصة بالموقع لتخفيف الهيكل والوظيفة والاستقرار. مستوحاة من مفهوم NCL التحويلي ، تغلبت المنهجيات المطورة حديثًا على العديد من قيود النهج الأساسي ووسعت من عدد أهداف البروتين التي يمكن الوصول إليها بالإضافة إلى كفاءة تخليق البروتين الكيميائي. على سبيل المثال ، من خلال الوصول إلى مجموعة من الأحماض الأمينية الاصطناعية ، تم توسيع ذخيرة NCL بشكل كبير وتوفر قدرًا هائلاً من المرونة التخليقية للوصول إلى هدف البروتين عن طريق التوليف الكيميائي الكلي. يجب أن تسمح إمكانية شراء هذه الكواشف من البائعين التجاريين في المستقبل بمزيد من استيعاب المجتمع لهذه التقنيات. علاوة على ذلك ، توفر الحركية السريعة لتقنية DSL التي تم الإبلاغ عنها مؤخرًا وسيلة قابلة للتطبيق للتغلب على أحد التحديات الرئيسية المتبقية لكيمياء ربط الببتيد القياسية ، وهي المعدلات البطيئة للتفاعل عند التقاطعات المعوقة بشكل صارم. إن تطوير تجميع البروتين متعدد المكونات في اتجاه N → C أو C → N ، إلى جانب تعامد الطرق المستندة إلى NCL و DSL ، يزيد من إمكانية مثيرة لتوليد البروتينات مع الحد الأدنى من المعالجة وخطوات التنقية الوسيطة وعلى غير مسبوق الجداول الزمنية. في حين أن متوسط ​​حجم البروتين البشري هو 375 بقايا ، فإن معظم البروتينات التي تم إنشاؤها بواسطة التخليق الكيميائي حتى الآن هي نصف هذا الحجم. ومع ذلك ، فإن تطوير استراتيجيات الحماية المتعامدة للطرف N والمتبرعين المقنعين لأسيل الطرفية C ، إلى جانب كيمياء NCL و DSL ، يوفر الآن وسيلة لاستهداف البروتينات ذات الحجم والتعقيد المتزايدين. في الواقع ، أبلغت مجموعات Kay 115 و Liu 27116 و Klussmann 117 مؤخرًا عن إعداد أهداف أكبر من خلال التوليف الكيميائي الكلي. هناك وسيلة بديلة لتوليد بروتينات أكبر تحمل تعديلات متجانسة من خلال تقنيات EPL 118. تم تأسيس هذه المنهجية بشكل جيد لـ NCL ، وتفتح طرق إعادة التركيب المطورة حديثًا لتأسيس الأوراق المالية إمكانية EPL تحت مشعب DSL.

إن العدد الكبير من طرق التمكين المتاحة لتخليق البروتين الكيميائي لديه أيضًا القدرة على فتح مجالات جديدة للبحث. على سبيل المثال ، توفر سرعة وكفاءة أحدث تقنيات الربط إمكانية مثيرة لتوليد مكتبات البروتين ، وبالتالي تمكين الكيمياء الطبية للبروتين التخليقي. في حين أن مثل هذه المنصة لا يمكنها التنافس مع العدد الكبير من الأهداف التي يمكن إنشاؤها من خلال عرض الملتهمة 119 أو منهجيات الكودون الموسعة 120،121 ، إلا أنها لديها القدرة على تعزيز جهود اكتشاف الببتيد والبروتين من خلال تمكين إنشاء مكتبة مركزة وإنشاء SARs في بطريقة مشابهة لتلك الخاصة ببرامج الكيمياء الطبية ذات الجزيئات الصغيرة ، حيث يمكن تثبيت الأحماض الأمينية المعدلة وغير الطبيعية و / أو الأحماض الأمينية بشكل انتقائي في الموقع. لم يعد عنق الزجاجة في تخليق البروتين الكيميائي هو التجميع القائم على الربط ، بل بالأحرى التوليف الذي يستغرق وقتًا طويلاً لشرائح الببتيد الوظيفية المناسبة بواسطة SPPS ، جنبًا إلى جنب مع تنقية HPLC الشاقة وخطوات التجفيف بالتجميد. في حين أنه لا يزال من الصعب للغاية التنبؤ بكفاءة تخليق هدف ببتيد معين بواسطة SPPS ، فإن عددًا من التعديلات الحديثة على الطريقة القياسية ، وهي تسخين الميكروويف وكيمياء التدفق 122 ، لديها القدرة على تسريع هذه العملية التي تستغرق وقتًا طويلاً . سوف تكشف أتمتة عملية SPPS مع التنقية عن إمكانية محيرة لإجراء تخليق البروتين شبه الآلي في المستقبل.


شاهد الفيديو: بناء البروتين (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Zulugal

    بالتأكيد ، هذا ليس صحيحًا

  2. Tekus

    عندما أعود إلى هنا مرة أخرى ، لماذا لم يكن كل هذا الهراء هنا. إفترض جدلا. وإلا فلن أتحدث معك بعد الآن

  3. Fekasa

    الرسالة الجميلة

  4. Greguska

    لدي اقتراح مثير للاهتمام لهذه المقالة ومدونتك ،

  5. Carmel

    كم مرة تنشر الأخبار حول هذا الموضوع؟



اكتب رسالة