بروتين رباعي الوحدات

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
تتحد وحدتان فرعيتان من البروتين لتشكيل ثنائي. ثم تتحد وحدتان ثنائيتان لتشكيل رباعي الوحدات النهائي.
تكوين رباعي الوحدات من إنزيم نازع هيدروجين السوربيتول من وحداته الأحادية عبر الوحدات الثنائية.

البروتين الرباعي هو بروتين ذو بنية رباعية تتكون من أربع وحدات فرعية (رباعية). تتكون البروتينات الرباعية المتجانسة من أربع وحدات فرعية متطابقة (مثل ناقلة الغلوتاثيون إس )، بينما تتكون البروتينات الرباعية غير المتجانسة من معقدات من وحدات فرعية مختلفة. يمكن تجميع البروتين الرباعي على شكل ثنائي من ثنائيات، حيث يتكون من وحدتين فرعيتين متجانستين (مثل نازعة هيدروجين السوربيتول )، أو من وحدتين فرعيتين غير متجانستين (مثل الهيموغلوبين ).

تفاعلات الوحدات الفرعية في الرباعيات

تُحدد التفاعلات بين الوحدات الفرعية المكونة للرباعي بشكل أساسي من خلال التفاعلات غير التساهمية . [ 1 ] تُعد التأثيرات الكارهة للماء والروابط الهيدروجينية والتفاعلات الكهروستاتيكية المصادر الرئيسية لعملية الارتباط هذه بين الوحدات الفرعية. بالنسبة للبروتينات المتجانسة رباعية الوحدات، مثل نازعة هيدروجين السوربيتول (SDH)، يُعتقد أن البنية قد تطورت من بنية أحادية إلى بنية ثنائية، ثم إلى بنية رباعية. يمكن وصف عملية الارتباط في SDH والعديد من الإنزيمات الرباعية الأخرى من خلال الزيادة في الطاقة الحرة ، والتي يمكن تحديدها من معدل الارتباط والانفصال. [ 1 ] تُظهر الصورة أعلاه تجميع الوحدات الفرعية الأربع (A وB وC وD) في SDH.

الروابط الهيدروجينية بين الوحدات الفرعية

لقد ثبت أن شبكات الروابط الهيدروجينية بين الوحدات الفرعية مهمة لاستقرار البنية الرباعية للبروتين . فعلى سبيل المثال، كشفت دراسة أجريت على إنزيم نازعة هيدروجين السكسينات (SDH) باستخدام طرق متنوعة مثل محاذاة تسلسل البروتين ، والمقارنات البنيوية، وحسابات الطاقة، وتجارب الترشيح الهلامي، وتجارب حركية الإنزيم، عن شبكة روابط هيدروجينية مهمة تعمل على استقرار البنية الرباعية في إنزيم نازعة هيدروجين السكسينات لدى الثدييات . [ 1 ]

الرباعيات في علم المناعة

في علم المناعة ، تُستخدم رباعيات معقد التوافق النسيجي الرئيسي (MHC) في فحوصات الرباعيات لتحديد أعداد الخلايا التائية النوعية للمستضد (وخاصة الخلايا التائية CD8+ ). تعتمد رباعيات معقد التوافق النسيجي الرئيسي على جزيئات مُعاد تركيبها من الفئة الأولى ، والتي تم ربطها بالبيوتين بواسطة إنزيم BirA البكتيري . تُطوى هذه الجزيئات مع الببتيد المطلوب و β2M ، وتُشكّل رباعيات بواسطة ستربتأفيدين مُوسَم بصبغة فلورية (يرتبط الستربتأفيدين بأربعة بيوتينات لكل جزيء). يقوم كاشف الرباعيات هذا بوسم الخلايا التائية التي تُعبّر عن مستقبلات الخلايا التائية النوعية لمعقد ببتيد-MHC مُحدد. على سبيل المثال، يرتبط رباعي Kb/FAPGNYPAL تحديدًا بالخلايا التائية السامة النوعية لفيروس سينداي في فأر من سلالة C57BL/6 . يمكن قياس الاستجابات الخاصة بالمستضدات على أنها خلايا CD8+، tetramer+ T كجزء من جميع الخلايا الليمفاوية CD8+.

يكمن سبب استخدام رباعي الوحدات، بدلاً من جزيء واحد موسوم من معقد التوافق النسيجي الرئيسي من الفئة الأولى، في قدرة رباعيات الوحدات رباعية الأوجه على الارتباط بثلاثة مستقبلات للخلايا التائية في آن واحد، مما يسمح بالارتباط النوعي على الرغم من انخفاض ألفة التفاعل النموذجي بين الببتيد ومستقبلات الخلايا التائية من الفئة الأولى (1 ميكرومولار). ويمكن أيضاً تصنيع رباعيات الوحدات من معقد التوافق النسيجي الرئيسي من الفئة الثانية ، إلا أن التعامل معها عملياً أكثر صعوبة. [ 2 ]

المتجانسات الرباعية والمتغايرات الرباعية

مركب متجانس رباعي الوحدات، بيتا-غلوكورونيداز ( غليكوزيداز ). كل وحدة فرعية لها نفس تسلسل الأحماض الأمينية .
جزيء الهيموجلوبين غير المتجانس رباعي الوحدات ، يتكون من أربع وحدات فرعية من نوعين مختلفين (ملون بالأحمر والأزرق ).

المتجانس الرباعي هو مركب بروتيني يتكون من أربع وحدات فرعية متطابقة مرتبطة ببعضها ولكن ليس بروابط تساهمية. [ 3 ] في المقابل، المتغاير الرباعي هو مركب مكون من أربع وحدات فرعية تختلف فيها وحدة فرعية واحدة أو أكثر. [ 4 ]

من أمثلة المتجانسات الرباعية ما يلي:

تشمل أمثلة الهيتروتيترامرات الهيموجلوبين ( في الصورة )، ومستقبل NMDA ، وبعض الأكوابورينات ، [ 7 ] وبعض مستقبلات AMPA ، بالإضافة إلى بعض الإنزيمات . [ 8 ]

تنقية الهيتروتيترامرات

تُعدّ كروماتوغرافيا التبادل الأيوني مفيدةً لعزل تجمعات البروتينات غير المتجانسة رباعية الوحدات، مما يسمح بتنقية مُركّبات مُحدّدة وفقًا لعدد وموقع علامات الببتيد المشحونة. [ 9 ] [ 10 ] كما يُمكن استخدام كروماتوغرافيا تقارب النيكل لتنقية البروتينات غير المتجانسة رباعية الوحدات. [ 11 ]

التكامل داخل الجين

غالبًا ما تُشكّل نسخ متعددة من عديد الببتيد المُشفّر بواسطة جين ما تجمعًا يُعرف باسم المُتعدد. عندما يتكوّن المُتعدد من عديدات ببتيد ناتجة عن أليلين طافرين مختلفين لجين مُعين، قد يُظهر المُتعدد المُختلط نشاطًا وظيفيًا أكبر من المُتعددات غير المُختلطة المُكوّنة من كل طفرة على حدة. عندما يُظهر المُتعدد المُختلط وظائف مُتزايدة مُقارنةً بالمُتعددات غير المُختلطة، تُعرف هذه الظاهرة باسم التكامل الجيني الداخلي . في البشر، يُعدّ إنزيم أرجينينوسكسينات لياز (ASL) إنزيمًا مُتجانسًا رباعي الوحدات، ويمكن أن يخضع للتكامل الجيني الداخلي. قد ينشأ اضطراب ASL في البشر من طفرات في جين ASL ، وخاصةً الطفرات التي تُؤثر على الموقع النشط للإنزيم رباعي الوحدات. يرتبط اضطراب ASL بتغاير سريري وجيني كبير، والذي يُعتقد أنه يعكس التكامل الجيني الداخلي الواسع النطاق الذي يحدث بين المرضى المُختلفين. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

مراجع

  1. هيلغرين م، كايزر س، دي هاي س، نوربيرغ أ، هوغ جو (ديسمبر 2007). "شبكة روابط هيدروجينية في نازعة هيدروجين السوربيتول لدى الثدييات تُثبّت الحالة الرباعية وهي ضرورية للقوة التحفيزية" . علوم الحياة الخلوية والجزيئية . 64 ( 23 ): 3129-3138 . doi : 10.1007/ s00018-007-7318-1 . PMC 11136444. PMID 17952367. S2CID 22090973 .   
  2. ↑ دولتون جي، تونغات كيه، لويد إيه، بيانكي في، ثيكر إس إم، تريمبي إيه، وآخرون . (سبتمبر 2015). "المزيد من الحيل مع التتراميرات: دليل عملي لتلوين الخلايا التائية باستخدام متعددات الببتيد-MHC" . علم المناعة . 146 (1): 11-22 . doi : 10.1111/imm.12499 . PMC 4552497. PMID 26076649 .   
  3. ↑ "مصطلح علم الجينات: تكوين رباعي متجانس للبروتين" . جينوم الخميرة. مؤرشف من الأصل في 27 سبتمبر 2011. تم الاسترجاع في 14 مايو 2011 .
  4. ↑ "مصطلح علم الجينات: تكوين رباعي الوحدات غير المتجانسة للبروتين" . جينوم الخميرة. مؤرشف من الأصل في 27 سبتمبر 2011. تم الاسترجاع في 14 مايو 2011 .
  5. ↑ واتانابي م، بلوبل ج (أبريل 1989). "العامل السيتوبلازمي المنقى من الإشريكية القولونية ضروري وكافٍ لتصدير البروتين الأولي، وهو عبارة عن رباعي متجانس من SecB" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 86 (8): 2728-2732 . Bibcode : 1989PNAS...86.2728W . doi : 10.1073/pnas.86.8.2728 . PMC 286991. PMID 2649892 .  
  6. ↑ وارن إم إيه، كوتشارسكي إل إم، فينسترا إيه، شي إل، غروليتش ​​بي إف، ماغواير إم إي (يوليو 2004). " ناقل المغنيسيوم CorA هو رباعي متجانس" . مجلة علم البكتيريا . 186 (14): 4605-4612 . doi : 10.1128/JB.186.14.4605-4612.2004 . PMC 438605. PMID 15231793 .  
  7. ↑ نيلي، جيه دي، كريستنسن، بي إم، نيلسن، إس، أغري، بي (أغسطس 1999). "التركيب الرباعي غير المتجانس لقنوات الماء أكوابورين-4". الكيمياء الحيوية . 38 (34): 11156-11163 . doi : 10.1021/bi990941s . PMID 10460172 . 
  8. ↑ تشانغ تي إتش، هسيه إف إل، كو تي بي، تينغ كيه إتش، ليانغ بي إتش، وانغ إيه إتش (فبراير 2010). " بنية إنزيم جيرانيل بيروفوسفات سينثاز غير متجانس رباعي الوحدات من النعناع (Mentha piperita) تكشف عن تنظيم بين الوحدات الفرعية" . خلية النبات . 22 (2): 454-467 . Bibcode : 2010PlanC..22..454C . doi : 10.1105/tpc.109.071738 . PMC 2845413. PMID 20139160 .  
  9. ↑ ساكاش جيه بي، كانترويتز إي آر (سبتمبر 2000). "مساهمة التفاعلات الفردية بين السلاسل في استقرار حالتي T و R لإنزيم أسبارتات ترانسكاربامويلاز في الإشريكية القولونية" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 275 (37): 28701-28707 . doi : 10.1074/jbc.M005079200 . PMID 10875936 . 
  10. ↑ فيرهيد إم، كرنديجا دي، لوي إي دي، هاوارث إم (يناير 2014). "الاقتران الفوري عبر ستربتأفيدين ثنائي التكافؤ محدد" . مجلة البيولوجيا الجزيئية . 426 (1): 199-214 . doi : 10.1016/j.jmb.2013.09.016 . PMC 4047826. PMID 24056174 .  
  11. ↑ هاورث إم، تشينابين دي جيه، جيرو كيه، دورستين بي سي، غراندي إم آر، كيليهر إن إل، وآخرون . (أبريل 2006). " ستربتافيدين أحادي التكافؤ بموقع ارتباط بيوتين واحد بتركيز فيمتومولاري" . نيتشر ميثودز . 3 (4): 267-273 . doi : 10.1038/nmeth861 . PMC 2576293. PMID 16554831 .   
  12. ↑ تيرنر، إم. أ.، سيمبسون، أ.، ماكينيس، ر. ر.، هاول، ب. ل. (أغسطس 1997). " إنزيم أرجينينوسكسينات لياز البشري: أساس بنيوي للتكامل داخل الجين" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 94 (17): 9063-9068 . Bibcode : 1997PNAS...94.9063T . doi : 10.1073/pnas.94.17.9063 . PMC 23030. PMID 9256435 .  
  13. ↑ يو ب ، هاول ب ل (أكتوبر 2000). "التكامل داخل الجين وبنية ووظيفة إنزيم أرجينينوسكسينات لياز" . علوم الحياة الخلوية والجزيئية . 57 (11): 1637-1651 . doi : 10.1007/ PL00000646 . PMC 11147086. PMID 11092456. S2CID 1254964 .   
  14. ↑ يو ب، طومسون جي دي، يب ب، هاول بي إل، ديفيدسون إيه آر (ديسمبر 2001). "آليات التكامل داخل الجين في موضع إنزيم أرجينينوسكسينات لياز البشري". الكيمياء الحيوية . 40 (51): 15581-15590 . doi : 10.1021/bi011526e . PMID 11747433 . 
  • مجموعة الخلايا التائية - جامعة كارديف