نطاق سي بي إس

في علم الأحياء الجزيئي، يُعد نطاق CBS نطاقًا بروتينيًا موجودًا في مجموعة واسعة من البروتينات في جميع الكائنات الحية، بدءًا من البكتيريا وصولًا إلى الإنسان. وقد تم تحديده لأول مرة كمنطقة تسلسل محفوظة في عام 1997، وسُمّي نسبةً إلى إنزيم سيستاثيونين بيتا سينثاز ، وهو أحد البروتينات التي يوجد فيها. ^{[ 2 ]} كما توجد نطاقات CBS في مجموعة متنوعة من البروتينات الأخرى، مثل إنزيم إينوزين أحادي الفوسفات ديهيدروجينيز ، ^{[ 3 ]} وقنوات الكلوريد ذات البوابات الفولتية ^{، [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} وإنزيم بروتين كيناز المنشط بواسطة AMP (AMPK). ^{[ 9 ] [ 10 ]} تنظم نطاقات CBS نشاط النطاقات الإنزيمية والناقلة المرتبطة بها استجابةً لجزيئات الارتباط التي تحتوي على مجموعات أدينوزيل، مثل AMP و ATP ، أو S-أدينوزيل ميثيونين . ^{[ 11 ]}

يتكون نطاق CBS من نمط بنية ثانوية بيتا-ألفا-بيتا-بيتا-ألفا، يلتفّ ليشكل بنية ثلاثية كروية تحتوي على صفيحة بيتا ثلاثية الخيوط متوازية عكسيًا مع حلزونين ألفا على جانب واحد. توجد نطاقات CBS دائمًا في أزواج ضمن تسلسلات البروتين، ويرتبط كل زوج منها بإحكام في ترتيب ثنائي زائف عبر صفائح بيتا الخاصة به، مُشكلاً ما يُعرف بزوج CBS أو نطاق بيتمان . ^{[ 12 ] [ 13 ]} يمكن أن ترتبط أزواج نطاقات CBS هذه بشكل رأس لرأس (مثل رموز PDB: 3KPC ،1PVM ،2OOX ) أو رأس لذيل (مثل رموز PDB: 1O50 ،1PBJ ) ، مُشكلةً بنية مضغوطة قرصية الشكل. وبذلك، تُشكل شقوقًا تُكوّن مناطق ارتباط الليجاند المتعارف عليها. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} من حيث المبدأ، يتطابق عدد مواقع الارتباط المتعارف عليها مع عدد نطاقات CBS داخل الجزيء، ويتم ترقيمها تقليديًا وفقًا لنطاق CBS الذي يحتوي على كل من بقايا الأسبارتات المحفوظة التي يُحتمل أن تتفاعل مع الريبوز في النيوكليوتيدات. ^{[ 19 ]} مع ذلك، قد لا ترتبط جميع هذه التجاويف بالنيوكليوتيدات أو تكون وظيفية بالضرورة. مؤخرًا، وُصف موقع غير متعارف عليه لـ AMP في البروتين MJ1225 من M. jannaschii ، على الرغم من أن دوره الوظيفي لا يزال غير معروف. ^{[ 20 ]}

لقد ثبت أن نطاقات CBS ترتبط بمجموعات الأدينوزيل في جزيئات مثل AMP و ATP ، ^{[ 11 ]} أو S-أدينوزيل ميثيونين، ^{[ 21 ]} ولكنها قد ترتبط أيضًا بأيونات معدنية مثل Mg2 ⁺ . ^{[ 22 ] [ 23 ]} عند ارتباطها بهذه الروابط المختلفة، تنظم نطاقات CBS نشاط النطاقات الإنزيمية المرتبطة بها. ^{[ 24 ]} بدأت الآليات الجزيئية الكامنة وراء هذا التنظيم في الظهور مؤخرًا. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 25 ]} في الوقت الحالي، تم اقتراح نوعين مختلفين من الآليات. يزعم النوع الأول أن جزء النيوكليوتيد من الرابط لا يُحدث تغييرًا يُذكر في بنية البروتين، وأن الجهد الكهروستاتيكي في موقع الارتباط هو الخاصية الأكثر أهمية لارتباط نيوكليوتيد الأدينوزين. ^{[ 17 ] [ 26 ]} قد تشارك هذه الاستجابة "الثابتة" في العمليات التي يكون فيها التنظيم بواسطة شحنة الطاقة مفيدًا. ^{[ 17 ] [ 26 ]} على النقيض من ذلك، يتضمن النوع الثاني من الآلية (المشار إليه بـ "الديناميكية") تغييرات هيكلية جذرية في بنية البروتين عند ارتباط الليجاند، وقد تم الإبلاغ عنه في النطاق السيتوبلازمي لناقل Mg2 ^+، MgtE، من بكتيريا Thermus thermophilus ، ^{[ 22 ]} والبروتين MJ0100 ذي الوظيفة غير المعروفة من بكتيريا M. jannaschii ^{، [ 21 ] [ 27 ]} والمنطقة التنظيمية لإنزيم البيروفوسفاتاز من بكتيريا Clostridium perfringens . ^{[ 28 ]}

توجد نطاقات CBS غالبًا في البروتينات التي تحتوي على نطاقات أخرى. عادةً ما تكون هذه النطاقات إنزيمية ، أو ناقلات غشائية، أو نطاقات ربط الحمض النووي. مع ذلك، توجد أيضًا بروتينات تحتوي على نطاقات CBS فقط، خاصةً في بدائيات النوى. قد تُشكّل هذه البروتينات ذات نطاقات CBS المستقلة مُركّبات عند ارتباطها ببروتينات أخرى، مثل الكينازات، التي تتفاعل معها وتُنظّمها.

تؤدي الطفرات في بعض البروتينات البشرية الحاوية على نطاق CBS إلى أمراض وراثية. ^{[ 3 ]} على سبيل المثال، تؤدي الطفرات في بروتين سيستاثيونين بيتا سينثاز إلى اضطراب وراثي في ​​التمثيل الغذائي يُسمى بيلة هوموسيستينية ( OMIM: 236200 ). ^{[ 29 ]} وقد ثبت أن الطفرات في الوحدة الفرعية غاما من إنزيم AMPK تؤدي إلى اعتلال عضلة القلب الضخامي العائلي المصحوب بمتلازمة وولف-باركنسون-وايت ( OMIM: 600858 ). كما تؤدي الطفرات في نطاقات CBS لإنزيم IMPDH إلى حالة التهاب الشبكية الصباغي ( OMIM: 180105 ).

يمتلك البشر عددًا من جينات قنوات الكلوريد ذات البوابات الفولتية ، وقد تم تحديد الطفرات في نطاقات CBS لعدد من هذه الجينات كسبب للأمراض الوراثية. تؤدي الطفرات في CLCN1 إلى التوتر العضلي ( OMIM: 160800 )، ^{[ 30 ]} ويمكن أن تؤدي الطفرات في CLCN2 إلى الصرع المعمم مجهول السبب ( OMIM: 600699 )، ويمكن أن تؤدي الطفرات في CLCN5 إلى داء دنت ( OMIM: 300009 )، ويمكن أن تؤدي الطفرات في CLCN7 إلى تخلخل العظام ( OMIM: 259700 )، ^{[ 31 ]} ويمكن أن تؤدي الطفرات في CLCNKB إلى متلازمة بارتر ( OMIM: 241200 ).