مضاد التوازي (الكيمياء الحيوية)

في الكيمياء الحيوية ، يُقال عن بوليمرين حيويين أنهما متوازيان ولكن باتجاهين متعاكسين . ومن الأمثلة على ذلك سلسلتا الحمض النووي المزدوج المتكاملتان ، واللتان تسيران في اتجاهين متعاكسين جنبًا إلى جنب.

الأحماض النووية

تحتوي جزيئات الأحماض النووية على طرف فوسفوريل (5') وطرف هيدروكسيل (3'). هذا الترميز مستمد من مصطلحات الكيمياء العضوية ، ويمكن استخدامه لتحديد حركة الإنزيمات، مثل بوليميراز الحمض النووي، بالنسبة لسلسلة الحمض النووي بطريقة غير اعتباطية.

رباعيات G

أنواع مختلفة من البنى في G-quadruplex، المروحة، الجانبية، والقطرية.

تُعرف بنى G-quadruplexes ، أو الحمض النووي G4، بأنها تراكيب ثانوية توجد في الأحماض النووية الغنية بالجوانين . [ 1 ] تتواجد هذه التراكيب عادةً في التيلوميرات (نهايات الكروموسومات ) . يمكن أن تكون بنية G-quadruplex متوازية أو متضادة التوازي، وذلك اعتمادًا على شكل الحلقة، وهو أحد مكونات البنية. إذا كانت جميع خيوط الحمض النووي تسير في نفس الاتجاه، تُسمى بنية رباعية متوازية، وتُعرف باسم بنية انعكاس الخيوط/المروحة، حيث تربط الخيوط المتوازية المتجاورة. أما إذا كان واحد أو أكثر من خيوط الحمض النووي يسير في اتجاهين متعاكسين، فتُسمى بنية رباعية متضادة التوازي، ويمكن أن تكون إما جانبية/حافية، حيث تربط الخيوط المتجاورة المتضادة التوازي، أو قطرية، حيث تربط خيطين متقابلين قطريًا. [ 2 ] يمكن تحديد بنية هذه البنى الرباعية G-quadruplexes بواسطة كاتيون.

تضاعف الحمض النووي

في الحمض النووي DNA، تقع ذرة الكربون 5' في أعلى السلسلة الرائدة ، بينما تقع ذرة الكربون 3' في الجزء السفلي من السلسلة المتأخرة . تتكامل تسلسلات الأحماض النووية وتتوازي، لكنها تسير في اتجاهين متعاكسين، ومن هنا جاءت تسمية "التوازي المعاكس". [ 3 ] يُعدّ تركيب التوازي المعاكس للحمض النووي DNA مهمًا في عملية تضاعف الحمض النووي ، لأنه يُضاعف السلسلة الرائدة في اتجاه والسلسلة المتأخرة في الاتجاه المعاكس. أثناء تضاعف الحمض النووي، تُضاعف السلسلة الرائدة بشكل مستمر، بينما تُضاعف السلسلة المتأخرة على شكل أجزاء تُعرف باسم قطع أوكازاكي .

التوازي المضاد في الكيمياء الحيوية

تكمن أهمية بنية الحلزون المزدوج المتضاد للحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) في الروابط الهيدروجينية بين أزواج القواعد النيتروجينية المتكاملة . فلو كانت بنية الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين متوازية، لما أمكن تكوين هذه الروابط الهيدروجينية، إذ لن تتزاوج أزواج القواعد بالطريقة المعروفة. [ 4 ] أزواج القواعد الأربعة هي: الأدينين ، والجوانين ، والسيتوزين ، والثايمين ، حيث يُكمل الأدينين الثايمين، ويُكمل الجوانين السيتوزين. كما أن عملية النسخ ستُمثل مشكلة أخرى في حال كانت بنية الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين متوازية، إذ لن يكون للمعلومات المقروءة من الحمض النووي أي معنى، مما سيؤدي بدوره إلى إنتاج بروتينات غير صحيحة. [ 5 ]

عديدات الببتيد

تحتوي عديدات الببتيد على طرف أميني (N-terminus) وطرف كربوكسيلي (C-terminus) ، يشيران إلى نهايتي البوليمر بطريقة تعكس اتجاه تصنيعه . ويُعدّ التسلسل الزمني لكل وحدة فرعية من الأحماض الأمينية أساسًا لتدوين الاتجاهية في عديدات الببتيد؛ إذ يمكن تمثيل أي بروتين بمجموعة من اختصارات الأحماض الأمينية الفريدة ضمن طرف أميني وطرف كربوكسيلي.

ورقة بيتا

صفائح بيتا متوازية ومضادة للتوازي

قد تتخذ العديد من البروتينات بنية الصفيحة بيتا كجزء من بنيتها الثانوية . في صفائح بيتا، قد تمتد أجزاء من عديد ببتيد واحد جنبًا إلى جنب وبشكل متضاد، مما يسمح بتكوين روابط هيدروجينية بين سلاسلها الرئيسية . يمكن أن تكون صفائح بيتا أيضًا بنية ثانوية متوازية أو متضادة التوازي. ومع ذلك، فإن صفيحة بيتا المتضادة التوازي أكثر استقرارًا بشكل ملحوظ من البنية المتوازية نظرًا لروابطها الهيدروجينية المتراصة جيدًا ، والتي تشكل زاوية 90 درجة. [ 6 ]

مراجع

  1. راوث إي دي، كريسي إس دي، بيرباور بي إي، أكرمان إس إيه، فون جيه بي، سمولدينو بي جيه (مارس 2017). " نهج تقارب الحمض النووي G-رباعي لتنقية إنزيم G4 Resolvase1 النشط إنزيميًا" . مجلة التجارب المصورة (121) e55496. doi : 10.3791/55496 . PMC 5409278. PMID 28362374 .  
  2. بيرج إس، باركنسون جي إن، هازل بي، تود إيه كيه، نيدل إس (2017-04-01). "الحمض النووي الرباعي: التسلسل، والطوبولوجيا، والبنية" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 34 (19): 5402-15 . doi : 10.1093/nar/gkl655 . PMC 1636468. PMID 17012276 .  
  3. بنسون، ج. "الخيوط المتوازية المضادة" . نمذجة الحمض النووي K*Nex . جامعة بوسطن. مؤرشف من الأصل في 22 أكتوبر 2019. تم الاسترجاع في 12 ديسمبر 2011 .
  4. دكتوراه، كينيث ب. ميتون. "ردًا على: لماذا يكون شريطا جزيء الحمض النووي متوازيين عكسيًا؟" . www.madsci.org . تاريخ الاسترجاع: 6 أبريل 2017 .
  5. "لماذا يكون الحمض النووي متضاد التوازي؟ هل يمكن أن يكون متوازياً؟" . biology.stackexchange.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-04-06 .
  6. "البنية الثانوية للبروتينات" . www.chembio.uoguelph.ca . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2017-04-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-04-01 .