የፕሮቲን ሦስተኛ ደረጃ መዋቅር የ polypeptide ሰንሰለት በሶስት አቅጣጫዊ ቦታ የሚታጠፍበት መንገድ ነው። ይህ መስተጋብር የሚከሰተው በአሚኖ አሲድ ራዲካል ርቀቶች መካከል የኬሚካል ትስስር በመፈጠሩ ነው። ይህ ሂደት የሚከናወነው በሴል ሞለኪውላዊ ዘዴዎች ተሳትፎ ሲሆን ፕሮቲኖችን ተግባራዊ እንቅስቃሴ በማድረግ ረገድ ትልቅ ሚና ይጫወታል።
የከፍተኛ ደረጃ መዋቅር ባህሪያት
የሚከተሉት የኬሚካል መስተጋብር ዓይነቶች የሦስተኛ ደረጃ የፕሮቲን አወቃቀር ባህሪያት ናቸው፡
- ionic፤
- ሃይድሮጅን፤
- ሃይድሮፎቢክ፤
- ቫን ደር ዋልስ፤
- dsulfide።
እነዚህ ሁሉ ቦንዶች (ከኮቫለንት ዳይሰልፋይድ በስተቀር) በጣም ደካማ ናቸው፣ነገር ግን በብዛታቸው ምክንያት የሞለኪውልን የቦታ ቅርፅ ያረጋጋሉ።
በእውነቱ፣ ሦስተኛው የ polypeptide ሰንሰለቶች መታጠፍ የሁለተኛ ደረጃ መዋቅር የተለያዩ ንጥረ ነገሮች ጥምረት ነው (α-helices፣ β-pleated layers እና)።loops)፣ በጎን አሚኖ አሲድ ራዲካልስ መካከል ባለው ኬሚካላዊ መስተጋብር የተነሳ በጠፈር ላይ ያተኮሩ ናቸው። የሶስተኛ ደረጃን የፕሮቲን አወቃቀር ለማመልከት፣ α-ሄሊስ በሲሊንደሮች ወይም ጠመዝማዛ መስመሮች፣ የታጠፈ ንብርብሮችን በቀስቶች እና ቀለበቶች በቀላል መስመሮች ይታያሉ።
የሶስተኛ ደረጃ ኮንፎርሜሽን ተፈጥሮ የሚወሰነው በሰንሰለቱ ውስጥ ባሉት የአሚኖ አሲዶች ቅደም ተከተል ነው ፣ ስለሆነም በተመሳሳይ ሁኔታ ውስጥ ያሉ ሁለት ሞለኪውሎች ተመሳሳይ የመጀመሪያ ደረጃ መዋቅር ያላቸው ተመሳሳይ የቦታ ማሸጊያዎች ተመሳሳይ ይሆናሉ። ይህ መጣጣም የፕሮቲን ተግባራዊ እንቅስቃሴን ያረጋግጣል እና ቤተኛ ይባላል።
የፕሮቲን ሞለኪውል በሚታጠፍበት ጊዜ የነቃ ማዕከሉ ክፍሎች አንድ ላይ ይቀራረባሉ፣ ይህም በአንደኛ ደረጃ መዋቅር ውስጥ እርስ በርስ በእጅጉ ሊወገድ ይችላል።
ለነጠላ-ፈትል ፕሮቲኖች፣ የሶስተኛ ደረጃ መዋቅሩ የመጨረሻው የተግባር ቅርጽ ነው። ውስብስብ ባለብዙ-ንዑስ ፕሮቲኖች እርስ በርሳቸው በተዛመደ የበርካታ ሰንሰለቶች አቀማመጥን የሚያመለክት ባለአራት መዋቅር ይመሰርታሉ።
የኬሚካላዊ ትስስርን በሦስተኛ ደረጃ የፕሮቲን መዋቅር ውስጥ
በከፍተኛ ደረጃ የ polypeptide ሰንሰለት መታጠፍ በሃይድሮፊሊክ እና ሃይድሮፎቢክ ራዲካልስ ጥምርታ ምክንያት ነው። የመጀመሪያዎቹ ከሃይድሮጂን (የውሃ አካል አካል) ጋር መስተጋብር ይፈጥራሉ እና ስለዚህ በላዩ ላይ ናቸው ፣ hydrophobic ክልሎች ግን በተቃራኒው ወደ ሞለኪውሉ መሃል ይጣደፋሉ። ይህ ኮንፎርሜሽን በኃይል በጣም ተስማሚ ነው። አትውጤቱም ሀይድሮፎቢክ ኮር ያለው ግሎቡል ነው።
በሞለኪዩሉ መሃል ላይ የሚወድቁት ሃይድሮፊል ራዲካልስ እርስ በርስ መስተጋብር በመፍጠር ion ወይም ሀይድሮጅን ቦንድ ይፈጥራሉ። አዮኒክ ቦንዶች በተቃራኒ ኃይል በተሞሉ አሚኖ አሲድ ራዲካልስ መካከል ሊከሰት ይችላል እነዚህም፡
- የአርጊኒን፣ ሊሲን ወይም ሂስቲዲን (አዎንታዊ ክፍያ) ያላቸው cationic ቡድኖች፤
- የካርቦክሲል ቡድኖች የግሉታሚክ እና አስፓርቲክ አሲድ ራዲካል (አሉታዊ ክፍያ አላቸው።)
የሃይድሮጂን ቦንዶች የሚፈጠሩት ባልተከፈሉ (OH፣ SH፣ CONH2) እና ቻርጅ በሚደረጉ የሀይድሮፊሊክ ቡድኖች መስተጋብር ነው። Covalent ቦንዶች (በሦስተኛ ደረጃ conformation ውስጥ በጣም ጠንካራ) ዳይሰልፋይድ ድልድዮች የሚባሉትን በመፍጠር, cysteine ቀሪዎች SH ቡድኖች መካከል ይነሳሉ. በተለምዶ እነዚህ ቡድኖች በመስመራዊ ሰንሰለት ይለያያሉ እና እርስ በእርሳቸው የሚቀራረቡት በመደራረብ ሂደት ውስጥ ብቻ ነው. የዲሰልፋይድ ቦንዶች የአብዛኛዎቹ የውስጠ-ህዋስ ፕሮቲኖች ባህሪያት አይደሉም።
የመስማማት ችሎታ
የፕሮቲን የሦስተኛ ደረጃ መዋቅርን የሚፈጥሩት ቦንዶች በጣም ደካማ በመሆናቸው በአሚኖ አሲድ ሰንሰለት ውስጥ ያለው የብራውን አተሞች እንዲሰባበሩ እና በአዲስ ቦታዎች እንዲፈጠሩ ያደርጋቸዋል። ይህ በሞለኪዩል ውስጥ ባሉ ነጠላ ክፍሎች የቦታ ቅርፅ ላይ ትንሽ ለውጥ ያመጣል ፣ ግን የፕሮቲን ተወላጅ ውህደትን አይጥስም። ይህ ክስተት conformational lability ይባላል. የኋለኛው በሴሉላር ሂደቶች ፊዚዮሎጂ ውስጥ ትልቅ ሚና ይጫወታል።
የፕሮቲን ውህድነት ከሌሎች ጋር ባለው መስተጋብር ይነካል።በመገናኛው አካላዊ እና ኬሚካላዊ መለኪያዎች ላይ ያሉ ሞለኪውሎች ወይም ለውጦች።
የፕሮቲን ሦስተኛ ደረጃ መዋቅር እንዴት እንደሚፈጠር
አንድን ፕሮቲን ወደ ትውልድ አገሩ የመታጠፍ ሂደት ማጠፍ (folding) ይባላል። ይህ ክስተት በሞለኪዩል ፍላጎት ላይ የተመሰረተ ሲሆን በትንሹ የነጻ ሃይል እሴት።
ምንም ፕሮቲን የሦስተኛ ደረጃ መዋቅሩን የሚወስኑ መካከለኛ አስተማሪዎችን አያስፈልገውም። የአቀማመጥ ንድፍ መጀመሪያ ላይ በአሚኖ አሲዶች ቅደም ተከተል "የተቀዳ" ነው።
ነገር ግን፣ በተለመደው ሁኔታ፣ አንድ ትልቅ የፕሮቲን ሞለኪውል ከዋናው መዋቅር ጋር የሚዛመድ ተወላጅ የሆነ መስተጋብር እንዲወስድ፣ ከአንድ ትሪሊዮን ዓመታት በላይ ይወስዳል። የሆነ ሆኖ, በህያው ሕዋስ ውስጥ, ይህ ሂደት የሚቆየው ለጥቂት አስር ደቂቃዎች ብቻ ነው. እንዲህ ዓይነቱ ጉልህ የሆነ የጊዜ መቀነስ ልዩ ረዳት ፕሮቲኖችን - ፎልድስ እና ቻፕሮን በማጠፍ ላይ በመሳተፍ ነው.
ትንንሽ የፕሮቲን ሞለኪውሎች (እስከ 100 አሚኖ አሲዶች በሰንሰለት) መታጠፍ በፍጥነት እና ያለ አማላጆች ተሳትፎ ይከሰታል፣ ይህም በብልቃጥ ሙከራዎች የታየ ነው።
የሚታጠፉ ሁኔታዎች
በማጠፍ ላይ የሚሳተፉ ረዳት ፕሮቲኖች በሁለት ቡድን ይከፈላሉ፡
- foldases - የካታሊቲክ እንቅስቃሴ አላቸው፣ የሚፈለጉት ከንዑስ ስቴቱ ክምችት በእጅጉ ያነሰ ነው (እንደሌሎች ኢንዛይሞች)፤
- chaperones - የተለያዩ የተግባር ዘዴዎች ያሏቸው ፕሮቲኖች፣ ከተጣጠፈ የንዑስ ክፍል መጠን ጋር በሚመሳሰል መጠን የሚፈለጉ ፕሮቲኖች።
ሁለቱም የምክንያቶች ዓይነቶች በማጠፍ ላይ ይሳተፋሉ፣ ግን በዚህ ውስጥ አይካተቱም።የመጨረሻ ምርት።
የእጥፋቶች ቡድን በ2 ኢንዛይሞች ይወከላል፡
- ፕሮቲን ዲሰልፋይድ ኢሶሜሬሴ (PDI) - ብዛት ያላቸው የሳይስቴይን ቅሪቶች ባሉባቸው ፕሮቲኖች ውስጥ ትክክለኛውን የዲሰልፋይድ ቦንዶችን ይቆጣጠራል። ይህ ተግባር በጣም አስፈላጊ ነው፣የጋራ መስተጋብር በጣም ጠንካራ ስለሆነ እና የተሳሳቱ ግንኙነቶች ሲፈጠሩ ፕሮቲኑ እራሱን አስተካክሎ ተወላጅ የሆነ መስተጋብር ሊወስድ አይችልም።
- Peptidyl-prolyl-cis-trans-isomerase - በፕሮላይን ጎኖች ላይ የሚገኙትን ራዲካል ውቅር ላይ ለውጥ ያቀርባል፣ይህም በዚህ አካባቢ የ polypeptide ሰንሰለት መታጠፊያ ተፈጥሮን ይለውጣል።
በመሆኑም ፎልፈሶች የፕሮቲን ሞለኪውልን የሶስተኛ ደረጃ ኮንፎርሜሽን በመፍጠር ረገድ የማስተካከያ ሚና ይጫወታሉ።
Chaperones
Chaperones በሌላ መልኩ የሙቀት ድንጋጤ ወይም የጭንቀት ፕሮቲኖች ይባላሉ። ይህ የሆነበት ምክንያት በሴሉ ላይ አሉታዊ ተጽእኖዎች (የሙቀት መጠን, ጨረሮች, ከባድ ብረቶች, ወዘተ) በሚፈጠሩበት ጊዜ ምስጢራቸው በከፍተኛ ሁኔታ መጨመር ነው.
Chaperones የሶስት ፕሮቲን ቤተሰቦች ናቸው፡ hsp60፣ hsp70 እና hsp90። እነዚህ ፕሮቲኖች የሚከተሉትን ጨምሮ ብዙ ተግባራትን ያከናውናሉ፡
- የፕሮቲኖችን ከ denaturation መከላከል፤
- አዲስ የተዋሃዱ ፕሮቲኖች እርስበርስ መስተጋብርን አለማካተት፤
- በጽንፈኞች እና በአራሚዎች መካከል የተሳሳቱ ደካማ ግንኙነቶች እንዳይፈጠሩ መከላከል (ማስተካከያ)።
በመሆኑም ብዙ አማራጮችን በዘፈቀደ መቁጠርን ሳያካትት እና ገና ያልበሰለውን ለመጠበቅ ቄሮዎች በሃይል ትክክለኛ የሆነ ምስረታ በፍጥነት ለማግኘት አስተዋፅዖ ያደርጋሉ።የፕሮቲን ሞለኪውሎች እርስ በርስ ከማያስፈልግ መስተጋብር. በተጨማሪም፣ ቄሮዎች የሚከተሉትን ያቀርባሉ፡
- አንዳንድ የፕሮቲን ትራንስፖርት ዓይነቶች፤
- የመልሶ ማጠፍ መቆጣጠሪያ (የሶስተኛ ደረጃ መዋቅሩ ከጠፋ በኋላ ወደነበረበት መመለስ)፤
- ያላለቀ የመታጠፍ ሁኔታን መጠበቅ (ለአንዳንድ ፕሮቲኖች)።
በኋለኛው ሁኔታ፣ የቻፔሮን ሞለኪውል በማጠፍ ሂደቱ መጨረሻ ላይ ከፕሮቲን ጋር እንደተያያዘ ይቆያል።
Denaturation
በማንኛውም ምክንያቶች ተጽዕኖ ስር የፕሮቲን ሶስተኛ ደረጃ መዋቅር መጣስ denaturation ይባላል። የአገሬው ተወላጅነት መጥፋት የሚከሰተው ሞለኪውሉን የሚያረጋጋው ብዙ ቁጥር ያላቸው ደካማ ቦንዶች ሲሰበሩ ነው። በዚህ ሁኔታ ፕሮቲኑ ልዩ ተግባሩን ያጣል, ነገር ግን ዋናውን መዋቅር ይይዛል (በ denaturation ወቅት የፔፕታይድ ቦንዶች አይወድሙም).
በ denaturation ወቅት፣ የፕሮቲን ሞለኪውል የቦታ መጨመር ይከሰታል፣ እና ሃይድሮፎቢክ አካባቢዎች እንደገና ወደ ላይ ይወጣሉ። የ polypeptide ሰንሰለት የዘፈቀደ ጠመዝማዛ ቅርፅን ያገኛል ፣ ቅርጹ በየትኞቹ የፕሮቲን ሦስተኛ ደረጃ መዋቅር ትስስር ላይ የተመሠረተ ነው። በዚህ መልክ፣ ሞለኪዩሉ ለፕሮቲዮቲክ ኢንዛይሞች ተጽእኖ የበለጠ የተጋለጠ ነው።
የሶስተኛ ደረጃ መዋቅሩን የሚጥሱ ምክንያቶች
denaturation የሚያስከትሉ በርካታ አካላዊ እና ኬሚካላዊ ተጽእኖዎች አሉ። እነዚህ የሚከተሉትን ያካትታሉ፡
- የሙቀት መጠን ከ50 ዲግሪ በላይ፤
- ጨረር፤
- የመገናኛውን pH መለወጥ፤
- ከባድ የብረት ጨው፤
- አንዳንድ ኦርጋኒክ ውህዶች፤
- ሳሙናዎች።
የዲኒታሪንግ ውጤቱ ከተቋረጠ በኋላ ፕሮቲኑ የሶስተኛ ደረጃ መዋቅርን ወደነበረበት መመለስ ይችላል። ይህ ሂደት እንደገና መፈጠር ወይም እንደገና መታጠፍ ይባላል። በብልቃጥ ሁኔታዎች ውስጥ, ይህ የሚቻለው ለትንሽ ፕሮቲኖች ብቻ ነው. በህያው ሕዋስ ውስጥ፣ መታጠፍ የሚቀርበው በቼፐሮኖች ነው።
