طي البروتين |  Protein folding

ما هو طي البروتين؟

البروتينات هي جزيئات بيولوجية أساسية في الجسم، تتألف من سلاسل من الأحماض الأمينية التي تشكل ببتيد متعدد. لا تتفعّل البروتينات وهي على شكل سلسلة ببتيد متعدد، بل هي بحاجة لأن تطوى لتصبح بروتيناً نشطاً بيولوجياً في هيكلها ثلاثي الأبعاد.

أين يتم طي البروتينات؟

يحدث طي البروتين في حجرة خلوية تسمى الشبكة الإندوبلازمية الداخلية الحبيبية. ويعد طي البروتين عملية حساسة للغاية تتأثر بالعديد من العوامل الخارجية بما في ذلك المجالات الكهربائية والمغناطيسية ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة والمواد الكيميائية ومحدودية المساحة والتزاحم الجزيئي.

ما هي مستويات طي البروتين؟

يوجد أربع مستويات هيكلية لطي البروتين، وتدعى بالمستويات: الابتدائية والثانوية والثالثية والرابعية.

• الهيكل الأولي (الأساسي): هو تسلسل الأحماض الأمينية التي تربطها روابط ببتيدية.
• الهيكل الثانوي: هو البروتين الذي يبدأ في الانطواء، يظهر لدينا في المستوى الثانوي نوعان من الهياكل:

– حلزون ألفا: شكل حلزوني ملتف يتم تثبيته بواسطة روابط هيدروجينية في نفس اتجاه اللف.

– صفيحة بيتا: عبارة عن نمط يشبه طوي الورق على شكل حرف S المكدّس، يتم تثبيت بنيتها أيضاً بروابط هيدروجينية. 

بما أن الأحماض الأمينية تتألف من زمرتين: أمينية (NH2) وكربوكسيلية (COOH)، لذا تتشكل الروابط الهيدروجينية بين هاتين الزمرتين لتثبيت البروتين.

• الهيكل الثالثي: هو البروتين المطوي بشكله الدقيق ثلاثي الأبعاد، الذي يعطي البروتين وظيفته. يتم تكوين البنية ثلاثية الأبعاد من خلال التفاعلات غير التكافؤية بين المجموعات الجانبية، بما في ذلك التفاعلات الأيونية، والجسور ثنائية الكبريت، والتفاعلات الكارهة للماء، وقوى فان دير فالس والروابط الهيدروجينية.
• الهيكل الرابعي: ينشأ عندما ترتبط الببتيدات المفردة بالببتيدات الأخرى، على سبيل المثال في الهيموجلوبين، حيث ترتبط ببتيدات ألفا مع بيتا.

وهناك سبعة أنواع من البروتينات تنشأ عن الاختلاف في الأحماض الأمينية وطريقة الطي وهي: الأجسام المضادة، والبروتينات المقلصة (الميوسين) والإنزيمات والبروتينات الهرمونية والبروتينات الهيكلية وبروتينات التخزين وبروتينات النقل.

ما المشاكل التي قد تنجم عن سوء تشكيل البروتين؟

يُعتقد أن سوء تشكيل البروتين هو السبب الرئيسي لمرض الزهايمر ومرض باركنسون ومرض هنتنغتون والتليف الكيسي ومرض جوشر والعديد من الاضطرابات التنكسية العصبية الأخرى.

هل هناك طرق لعلاج سوء طي البروتين؟

بما أن عملية طي البروتينات تحدث بشكل متكرر في الخلية، فالأخطاء واردة، ولكي تقوم الخلية بإصلاح الخطأ هناك مرحلتين للتصرف في حال تم تكوين بروتين شاذ، وهما:

1. إصلاح البروتين من قبل الشابيرونات (Chaperons): وهي بروتينات تأخذ شكل برميل يدخل البروتين المطوي بشكل خاطئ ضمنها وتتم محاولة إصلاحه، وتدعى الشابيرونات أيضاً باسم "بروتينات الصدمة الحرارية"، لأن البروتينات تتمسخ بالحرارة فتفقد بنيتها الفراغية وتقوم الشابيرونات بإصلاحها.
2. البروتيوزومات (Proteosomes): إن لم يتم إصلاح البروتين بشكل مناسب من قبل الشابيرون، تقوم هذه البروتينات بتقطيع البروتين لببتيدات صغيرة يصبح من الممكن استخدامها في تشكيل بروتينات جديدة. 

اقرأ أيضاً:

• الأحماض الأمينية.
• داء باركنسون.