تجميع جزيئي: الفرق بين النسختين
أُنشئَت بترجمة الصفحة "Macromolecular assembly" |
(لا فرق)
|
نسخة 15:19، 9 أبريل 2023
 | تضم هذه المقالة مصادرَ مُستشهداً بها بشكلٍ عام أو بشكل غير دقيق، وبالتالي لا يمكن تحديد موقعها بسهولة في مصادرها. (October 2019) |
يشير مصطلح التجميع الجزيئي (MA) إلى الهياكل الكيميائية الضخمة مثل الفيروسات والجسيمات النانوية غير البيولوجية، والعضيات الخلوية والأغشية والريبوزومات، وما إلى ذلك، وهي عبارة عن خلائط معقدة من عديد الببتيد، وعديد النيوكليوتيد، وعديد السكاريد أو الجزيئات البوليمرية الأخرى. وهي بشكل عام من أكثر من نوع واحد من هذه الأنواع، ويحدد المخاليط مكانيًا (أي فيما يتعلق بشكلها الكيميائي)، وفيما يتعلق بتركيبتها وتركيبها الكيميائي الأساسي. توجد الجزيئات الكبيرة في الكائنات الحية وغير الحية، وتتكون من عدة مئات أو آلاف من الذرات المتماسكة معًا بواسطة روابط تساهمية؛ غالبًا ما تتميز بوحدات متكررة (أي أنها بوليمرات). يمكن أن تكون تجميعات هذه أيضًا بيولوجية أو غير بيولوجية، على الرغم من أن مصطلح MA يتم تطبيقه بشكل أكثر شيوعًا في علم الأحياء، وغالبًا ما يتم تطبيق مصطلح التجميع فوق الجزيئي في السياقات غير البيولوجية (على سبيل المثال، في الكيمياء فوق الجزيئية وتكنولوجيا النانو ). يتم الاحتفاظ بـ MAs للجزيئات الكبيرة في أشكالها المحددة من خلال التفاعلات غير التساهمية بين الجزيئات (بدلاً من الروابط التساهمية)، ويمكن أن تكون إما في هياكل غير متكررة (على سبيل المثال، كما في الريبوسوم (الصورة) وبنى غشاء الخلية)، أو في التكرار أنماط خطية أو دائرية أو لولبية أو أخرى (على سبيل المثال، كما في خيوط الأكتين والمحرك السوطي، الصورة). يطلق على العملية التي يتم من خلالها تكوين MAs التجميع الذاتي الجزيئي، وهو مصطلح يتم تطبيقه بشكل خاص في السياقات غير البيولوجية. توجد مجموعة متنوعة من الطرق الفيزيائية / الفيزيائية الحيوية، والكيميائية / الكيميائية الحيوية، والحسابية لدراسة ماجستير؛ نظرًا لمقياس (الأبعاد الجزيئية) للماجستير، فإن الجهود المبذولة لتطوير تكوينها وهيكلها وتمييز الآليات التي تقوم عليها وظائفها هي في طليعة علم البنية الحديث.
مجمع جزيئي حيوي
المركب الجزيئي الحيوي، ويسمى أيضًا المركب الجزيئي الحيوي، هو أي مركب بيولوجي يتكون من أكثر من بوليمر حيوي واحد (بروتينRNA ،DNA،[4] كربوهيدرات) أو جزيئات حيوية غير بوليمرية كبيرة (دهون). التفاعلات بين هذه الجزيئات الحيوية غير تساهمية.[5] أمثلة:
- مجمعات البروتين، بعضها عبارة عن مجمعات متعددة الإنزيمات : البروتيازوم، DNA polymerase III holoenzyme ، RNA polymerase II holoenzyme، الكبسولات الفيروسية المتماثلة، مجمع chaperonin GroEL - GroES، النظام الضوئي الأول ، سينسيز ATP، الفيريتين .
- مجمعات بروتين RNA: الريبوسوم، spliceosome vault ، SnRNP. تسمى هذه المجمعات في نواة الخلية البروتينات النووية الريبية (RNPs).
- مجمعات بروتين DNA: nucleosome .
- مجمعات البروتين الدهنية: البروتين الدهني .[6][7]
تدرس المجمعات الجزيئية الحيوية هيكليًا عن طريق التصوير البلوري بالأشعة السينية، والتحليل الطيفي للبروتينات بالرنين المغناطيسي النووي، والفحص المجهري الإلكتروني بالتبريد، وتحليل الجسيمات المفردة المتتالية، والتصوير المقطعي بالإلكترون.[8] يمكن ربط نماذج التركيب الذري التي تم الحصول عليها بواسطة التصوير البلوري بالأشعة السينية والتحليل الطيفي الجزيئي للرنين المغناطيسي النووي في الهياكل الأكبر بكثير للمجمعات الجزيئية الحيوية التي تم الحصول عليها بتقنيات منخفضة الدقة مثل الفحص المجهري الإلكتروني والتصوير المقطعي الإلكتروني وتشتت الأشعة السينية ذات الزاوية الصغيرة.[9]
تحدث مجمعات الجزيئات الكبيرة في كل مكان في الطبيعة، حيث تشارك في بناء الفيروسات وجميع الخلايا الحية. بالإضافة إلى ذلك، يلعبون أدوارًا أساسية في جميع عمليات الحياة الأساسية (ترجمة البروتين، وانقسام الخلايا، وتهريب الحويصلات، وتبادل المواد داخل الخلايا وفيما بينها بين الأجزاء، وما إلى ذلك.). في كل من هذه الأدوار، تصبح الخلائط المعقدة منظمة بطرق هيكلية ومكانية محددة. بينما تجمع الجزيئات الكبيرة الفردية معًا عن طريق مجموعة من الروابط التساهمية والقوى غير التساهمية داخل الجزيئات (أي الارتباطات بين الأجزاء داخل كل جزيء، عبر تفاعلات الشحنة الشحنة، وقوى فان دير فالس، وتفاعلات ثنائي القطب ثنائي القطب مثل الروابط الهيدروجينية)، بحكم التعريف، يتم تجميع MAs نفسها معًا فقط عبر القوى غير التساهمية، باستثناء التي تمارس الآن بين الجزيئات (أي التفاعلات بين الجزيئات).
مقاييس وأمثلة ماجستير
تعطي الصور أعلاه إشارة إلى التراكيب والمقياس (الأبعاد) المرتبطة بالمتوسطات المتحركة، على الرغم من أن هذه مجرد بداية للتطرق إلى تعقيد الهياكل؛ من حيث المبدأ، تتكون كل خلية حية من MAs، ولكنها في حد ذاتها عبارة عن MA أيضًا. في الأمثلة والمجمعات والتجمعات الأخرى، غالبًا ما تكون MAs عبارة عن ملايين من daltons في الوزن الجزيئي (Megadaltons، أي ملايين أضعاف وزن ذرة واحدة بسيطة)، على الرغم من أنها لا تزال تحتوي على نسب مكونات قابلة للقياس (القياس المتكافئ) عند مستوى معين من الدقة. كما هو مذكور في أساطير الصورة، عند إعدادها بشكل صحيح، يمكن بلورة MAs أو المركبات الفرعية المكونة من MAs للدراسة عن طريق علم بلورات البروتين والطرق ذات الصلة، أو دراستها بطرق فيزيائية أخرى (مثل التحليل الطيفي، الفحص المجهري).
]
كا[ بحاجة لمصدر ]نت الهياكل الفيروسية من بين أول MAs التي تمت دراستها. تشمل الأمثلة البيولوجية الأخرى الريبوسومات (الصورة الجزئية أعلاه)، والبروتيازومات، ومجمعات الترجمة (مع مكونات البروتين والحمض النووي)، ومجمعات النسخ بدائية النواة وحقيقية النواة، والمسام النووية وغيرها من المسام البيولوجية التي تسمح بمرور المواد بين الخلايا والمقصورات الخلوية. تعتبر الأغشية الحيوية أيضًا بشكل عام MAs، على الرغم من تعديل متطلبات التعريف الهيكلي والمكاني لاستيعاب الديناميات الجزيئية الكامنة في دهون الغشاء، والبروتينات داخل طبقات الدهون الثنائية.[13]
تجميع الفيروسات
أثناء تجميع العاثية (Phage) T4 virion، تتفاعل البروتينات المورفوجينية المشفرة بواسطة جينات الملتهمة مع بعضها البعض في تسلسل مميز. يبدو أن الحفاظ على توازن مناسب في كميات كل من هذه البروتينات المنتجة أثناء العدوى الفيروسية أمر بالغ الأهمية للتشكل الطبيعي للعاثية T4.[14] تشتمل البروتينات المشفرة Phage T4 التي تحدد بنية الفيروس على المكونات الهيكلية الرئيسية والمكونات الهيكلية الثانوية والبروتينات غير الهيكلية التي تحفز خطوات محددة في تسلسل التشكل[15]
البحث في الماجستير
تعتبر دراسة هيكل ووظيفة الماجستير في الهندسة أمرًا صعبًا، لا سيما بسبب حجمها الضخم، ولكن أيضًا بسبب تراكيبها المعقدة وطبيعتها الديناميكية المتغيرة. معظمهم لديهم طرق كيميائية وكيميائية حيوية قياسية مطبقة (طرق تنقية البروتين والطرد المركزي، التوصيف الكيميائي والكهروكيميائي، إلخ. ). بالإضافة إلى ذلك، تشتمل طرق دراستهم على الأساليب البروتينية الحديثة والطرق الهيكلية الحسابية وذات الدقة الذرية (على سبيل المثال، علم البلورات بالأشعة السينية)، تشتت الأشعة السينية بزاوية صغيرة (SAXS) وتشتت النيوترون صغير الزاوية (SANS)، التحليل الطيفي للقوة، والمجهر الإلكتروني النافذ والمجهري الإلكتروني بالتبريد. حصل آرون كلوج على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1982 لعمله في التوضيح الهيكلي باستخدام المجهر الإلكتروني، ولا سيما بالنسبة للحمض النووي البروتيني MAs بما في ذلك فيروس فسيفساء التبغ (بنية تحتوي على 6400 قاعدة جزيء ssRNA و> 2000 جزيء بروتين الغلاف). حل التبلور والهيكل للريبوسوم، MW ~ 2.5 MDa، وهو مثال على جزء من "آلية" البروتين الاصطناعية للخلايا الحية، كان موضوعًا لجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2009 التي مُنحت لفينكاترامان راماكريشنان وتوماس أ. إي يوناث.[16]
النظراء غير البيولوجيين
أخيرًا، علم الأحياء ليس المجال الوحيد للماجستير. يحتوي كل من مجالات الكيمياء فوق الجزيئية وتكنولوجيا النانو على مجالات تم تطويرها لتطوير وتوسيع المبادئ الموضحة لأول مرة في درجات الماجستير البيولوجية. من الأمور ذات الأهمية الخاصة في هذه المجالات تطوير العمليات الأساسية للآلات الجزيئية، وتوسيع نطاق تصميمات الآلات المعروفة إلى أنواع وعمليات جديدة.
أنظر أيضا
- النمذجة متعددة الدول للجزيئات الحيوية
- هيكل رباعي
- مجمع متعدد البروتينات
- العضيات : لا يشمل التعريف الأوسع لـ "العضية" الهياكل الخلوية المرتبطة بالغشاء فحسب ، بل يشمل أيضًا المجمعات الجزيئية الحيوية الكبيرة جدًا.
- النمذجة متعددة الدول للجزيئات الحيوية
مراجع
- ^ "The complete atomic structure of the large ribosomal subunit at 2.4 A resolution". Science. ج. 289 ع. 5481: 905–920. أغسطس 2000. Bibcode:2000Sci...289..905B. DOI:10.1126/science.289.5481.905. PMID:10937989.
- ^ "50S Ribosome Subunit". مؤرشف من الأصل في 2005-11-24. اطلع عليه بتاريخ 2019-10-09.
- ^ "Protein translocation by the Sec61/SecY channel". Annual Review of Cell and Developmental Biology. ج. 21: 529–550. 2005. DOI:10.1146/annurev.cellbio.21.012704.133214. PMID:16212506.
- ^ "POPSCOMP: an automated interaction analysis of biomolecular complexes". Nucleic Acids Research. ج. 33 ع. Web Server issue: W342–W346. يوليو 2005. DOI:10.1093/nar/gki369. PMID:15980485.
{{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف|PMCID=تم تجاهله يقترح استخدام|pmc=(مساعدة) - ^ "How should we think about the ribosome?". Annual Review of Biophysics. ج. 41 ع. 1: 1–19. 2012. DOI:10.1146/annurev-biophys-050511-102314. PMID:22577819.
- ^ "The Complex Macromolecular Complex". Trends in Biochemical Sciences. ج. 41 ع. 1: 1–3. يناير 2016. DOI:10.1016/j.tibs.2015.11.006. PMID:26699226.
- ^ "Large macromolecular complexes in the Protein Data Bank: a status report". Structure. ج. 13 ع. 3: 381–388. مارس 2005. DOI:10.1016/j.str.2005.01.008. PMID:15766539.
- ^ "A structural perspective on protein-protein interactions". Current Opinion in Structural Biology. ج. 14 ع. 3: 313–324. يونيو 2004. DOI:10.1016/j.sbi.2004.04.006. PMID:15193311.
{{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف|displayauthors=تم تجاهله يقترح استخدام|إظهار المؤلفين=(مساعدة) - ^ "Data-driven docking for the study of biomolecular complexes". The FEBS Journal. ج. 272 ع. 2: 293–312. يناير 2005. DOI:10.1111/j.1742-4658.2004.04473.x. PMID:15654870.
- ^ "Structure of Fluid Lipid Bilayers". Blanco.biomol.uci.edu. 10 نوفمبر 2009. اطلع عليه بتاريخ 2019-10-09.
- ^ Experimental system, dioleoylphosphatidylcholine bilayers. The hydrophobic hydrocarbon region of the lipid is ~30 Å (3.0 nm) as determined by a combination of neutron and X-ray scattering methods; likewise, the polar/interface region (glyceryl, phosphate, and headgroup moieties, with their combined hydration) is ~15 Å (1.5 nm) on each side, for a total thickness about equal to the hydrocarbon region. See S.H. White references, preceding and following.
- ^ "Structure of a fluid dioleoylphosphatidylcholine bilayer determined by joint refinement of x-ray and neutron diffraction data. III. Complete structure". Biophysical Journal. ج. 61 ع. 2: 434–447. فبراير 1992. Bibcode:1992BpJ....61..434W. DOI:10.1016/S0006-3495(92)81849-0. PMID:1547331.
{{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف|PMCID=تم تجاهله يقترح استخدام|pmc=(مساعدة) - ^ "Essay on Biomembrane Structure". The Journal of Membrane Biology. ج. 252 ع. 2–3: 115–130. يونيو 2019. DOI:10.1007/s00232-019-00061-w. PMID:30877332.
{{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف|PMCID=تم تجاهله يقترح استخدام|pmc=(مساعدة) - ^ "Interaction of morphogenetic genes of bacteriophage T4". Journal of Molecular Biology. ج. 47 ع. 3: 293–306. فبراير 1970. DOI:10.1016/0022-2836(70)90303-7. PMID:4907266.
- ^ "Dominance interactions in Escherichia coli cells mixedly infected with bacteriophage T4D wild-type and amber mutants and their possible implications as to type of gene-product function: catalytic vs. stoichiometric". Virology. ج. 35 ع. 4: 550–63. أغسطس 1968. DOI:10.1016/0042-6822(68)90285-7. PMID:4878023.
- ^ "The Nobel Prize in Chemistry 2009". The Nobel Prize. Nobel Prize Outreach AB 2021. اطلع عليه بتاريخ 2021-05-10.
قراءة متعمقة
المراجعات العامة
تعليقات على MAs معينة
المصادر الأولية
مصادر أخرى
روابط خارجية
- Beck Group (2019) ، هيكل ووظيفة التجميعات الجزيئية الكبيرة (الصفحة الرئيسية لمجموعة Beck) ، Beck Group - هيكل ووظيفة التجمعات الجزيئية الكبيرة - EMBL ، تم الوصول إليه في 13 يونيو 2011.
- مجموعة DMA (2019) ، ديناميكيات التجميع الجزيئي (الصفحة الرئيسية لمجموعة DMA) ، قسم ديناميكيات التجميع الجزيئي | المعهد الوطني للتصوير الطبي الحيوي والهندسة الحيوية ، بالرجوع إليه في 13 يونيو 2011.