التماثل الناتج عن المواد الكيميائية

الموسوعة الحرة

التَثَلُّث المُحفَّز كيميائيًا ( CID ) هو آلية بيولوجية ترتبط فيها بروتيناتان فقط بوجود جزيء صغير معين، أو إنزيم، أو عامل تثَلُّث آخر. [ 1 ] تُستخدم أنظمة التَثَلُّث المُهندسة وراثيًا في البحوث البيولوجية للتحكم في تموضع البروتين، والتأثير على مسارات الإشارات ، وتحفيز تنشيط البروتين. [ 2 ]

رسم تخطيطي لعملية التضاعف المحفزة كيميائياً. يرتبط بروتينان لا يتفاعلان عادةً (أعلى) في وجود عامل التضاعف (أسفل).

تاريخ

طُوِّر أول نظام تجزئة جزيئية صغيرة باستخدام جزيء FK1012 ، وهو مشتق من دواء تاكروليموس (FK506)، لتحفيز تكوين ثنائي متجانس من بروتين FKBP . [ 2 ] استُخدم هذا النظام في الجسم الحي لتحفيز الارتباط بين مستقبلات سطح الخلية التي لم تكن قادرة على الارتباط بالطريقة الطبيعية لافتقارها إلى النطاق عبر الغشائي والنطاق خارج الخلوي. أدى إضافة FK1012 إلى الخلايا إلى نقل الإشارة.

أنظمة التضاعف المحفزة كيميائياً

البروتينات المستهدفةعامل التضاعفمراجع
FKBPFKBPFK1012[ 3 ]
FKBPالكالسينيورين أ (CNA)FK506[ 4 ]
FKBPCyP-FasFKCsA[ 5 ]
FKBPنطاق FRB (نطاق ربط الراباميسين FKBP) الخاص بـ mTORراباميسين[ 6 ]
GyrBGyrBالكوميرميسين[ 7 ]
غايGID1 (قزم غير حساس للجبريلين 1)الجبريلين[ 8 ]
ABIPYLحمض الأبسيسيك[ 9 ]
ABIباير مانديمانديبروميد[ 10 ]
علامة SNAPهالوتاغهاكس[ 11 ]
eDHFRهالوتاغTMP-HTag[ 12 ]
Bcl-xlفاب (AZ1)ABT-737[ 13 ]
مضاد للكافيين من نوع الأجسام النانوية الإبليةالجسم النانوي للإبل (المتجانس)الكافيين[ 14 ]
VH - مضاد للنيكوتينVL - مضاد للنيكوتينالنيكوتين[ 15 ]
جسم نانوي مضاد لـ RR120 من الإبلالجسم النانوي للإبل (المتجانس)RR120 ( صبغة آزو )[ 15 ]
علامة حريقنار يا صديقيالمباراة رقم 550[ 16 ]

التطبيقات

استُخدمت تقنية التحلل الكيميائي للبروتينات (CID) في العديد من التطبيقات في البحوث الطبية الحيوية. في معظم هذه التطبيقات، يُعبَّر عن كل بروتين مُتَكَوِّن للثنائيات كجزء من بنية اندماجية مع بروتينات أخرى ذات أهمية. يؤدي إضافة عامل التحلل الكيميائي للبروتينات إلى تقريب البنيتين من بعضهما البعض، مما يُحفز التفاعلات بين البروتينات ذات الأهمية. وقد استُخدمت تقنية التحلل الكيميائي للبروتينات (CID) لتنظيم ومراقبة نسخ الجينات، ونقل الإشارات ، والتعديلات اللاحقة للترجمة في البروتينات.

استُخدمت تقنية التداخل التساهمي (CID) مؤخرًا لإنشاء مكون أساسي في الحواسيب الحيوية ، وهو البوابات المنطقية، من خلايا مُعدّلة وراثيًا. [ 8 ] في هذا التطبيق، يتم التعبير عن نظامين مستقلين من أنظمة التداخل التساهمي، أحدهما قائم على بروتينات نباتية والآخر على بروتينات بكتيرية، في الخلية نفسها. ويمكن تحفيز كل مجموعة من البروتينات على تكوين ثنائيات بإضافة مادة كيميائية منفصلة. ومن خلال إنشاء بروتينات اندماجية مع البروتينات المُكوِّنة للثنائيات، والبروتينات المرتبطة بالغشاء، والبروتينات التي تُنشِّط تموجات الخلية، يُمكن إنشاء بوابة "و" وبوابة "أو" تأخذان عوامل التداخل التساهمي الكيميائية كمدخلات وتُخرجان حالة مُتموجة أو غير مُتموجة.

مراجع

  1. ↑ كوبيتك إس جيه، ستانديرت آر إف، داير جيه سي، هو جيه سي (مايو 2000). "التحفيز الكيميائي لتكوين ثنائي الوحدات لإنزيم ديهيدروفولات ريدوكتاز بواسطة ثنائي متجانس ثنائي الوظيفة من الميثوتريكسات" . الكيمياء والبيولوجيا . 7 (5): 313-321 . doi : 10.1016/s1074-5521(00)00109-5 . PMID 10801470 . 
  2. 1 2 فيجان أ، وايت ب، كارلسون جيه سي، فاغنر سي آر (يونيو 2010). "تجميع البروتين المُتحكم به كيميائيًا: التقنيات والتطبيقات". مراجعات كيميائية . 110 (6): 3315-3336 . doi : 10.1021/cr8002888 . PMID 20353181 . 
  3. ↑ سبنسر دي إم، واندليس تي جيه، شرايبر إس إل، كرابتري جي آر (نوفمبر 1993). "التحكم في نقل الإشارة باستخدام الروابط الاصطناعية". مجلة ساينس . 262 (5136): 1019-24 . رمز Bibcode : 1993Sci...262.1019S . doi : 10.1126/science.7694365 . PMID 7694365 . 
  4. ↑ هو إس إن، بيغار إس آر، سبنسر دي إم، شرايبر إس إل، كرابتري جي آر (أغسطس 1996). "الروابط الثنائية تحدد دور نطاقات تنشيط النسخ في إعادة البدء". نيتشر . 382 ( 6594): 822-826 . Bibcode : 1996Natur.382..822H . doi : 10.1038/382822a0 . PMID 8752278. S2CID 3145479 .  
  5. ↑ بيلشو، بي. جيه.، هو، إس. إن.، كرابتري، جي. آر.، وشرايبر، إس. إل. (مايو 1996). "التحكم في ارتباط البروتينات وتحديد موقعها داخل الخلية باستخدام ربيطة اصطناعية تحفز تكوين ثنائيات غير متجانسة من البروتينات" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 93 (10): 4604-4607 . Bibcode : 1996PNAS...93.4604B . doi : 10.1073/pnas.93.10.4604 . PMC 39324. PMID 8643450 .  
  6. ↑ ريفيرا، في. إم.، كلاكسون، تي.، ناتيسان، إس.، بولوك، آر.، أمارا، جيه. إف.، كينان، تي.، وآخرون . (سبتمبر 1996). "نظام مُحاكي للبشر للتحكم الدوائي في التعبير الجيني". مجلة نيتشر ميديسين . 2 (9): 1028-1032 . doi : 10.1038/nm0996-1028 . PMID 8782462. S2CID 30469863 .   
  7. ↑ فارار، إم. أ.، ألبرول-إيلا، ج.، بيرلموتر، ر. م. (سبتمبر 1996) . "تنشيط سلسلة كيناز Raf-1 عن طريق التضاعف المحفز بالكوميرميسين". نيتشر . 383 (6596): 178-181 . Bibcode : 1996Natur.383..178F . doi : 10.1038/383178a0 . PMID 8774884. S2CID 4264147 .  
  8. 1 2 مياموتو تي، ديروز آر، سواريز إيه، أوينو تي، تشين إم، صن تي بي، وآخرون . (مارس 2012). "بوابة منطقية سريعة ومتعامدة باستخدام نظام ازدواج مُحفَّز بالجبريلين" . مجلة نيتشر للكيمياء الحيوية . 8 (5): 465-470 . doi : 10.1038/nchembio.922 . PMC 3368803. PMID 22446836 .   
  9. ↑ ليانغ إف إس، هو دبليو كيو، كرابتري جي آر (مارس 2011). " هندسة مسار إجهاد النبات ABA لتنظيم التقارب المُستحث" . ساينس سيغنالينغ . 4 (164): rs2. doi : 10.1126/scisignal.2001449 . PMC 3110149. PMID 21406691 .  
  10. ^ زيغلر، مايكل ج. يسيرنتانت، كلاوس؛ دونسينج، فالنتين؛ ميدل، فولكر. غرالاك، أنتوني J.؛ باكاري، كايسا؛ بارجستيدت، يورن؛ كيرن، كريستوف. بيتريش، أنيت؛ كيانتيا، سلفاتوري؛ شترله، أوي؛ هيرتن، ديرك بيتر. وومباشر ، ريتشارد (يناير 2022). "المانديبروباميد كمحفز كيميائي للقرب في تطبيقات الجسم الحي" . الطبيعة والبيولوجيا الكيميائية . 18 (1): 64-69 . دوى : 10.1038 / s41589-021-00922-3 . بمك 8709788 . 
  11. ^ إرهارت د، زيمرمان إم، جاك أو، ويتوير إم بي، إرنست بي، كونستابل إي، وآخرون . (أبريل 2013). "التطور الكيميائي للبروتينات المتغايرة البروتينية داخل الخلايا" . الكيمياء والبيولوجيا . 20 (4): 549–57 . دوى : 10.1016/j.chembiol.2013.03.010 . بميد 23601644 .  
  12. ↑ باليستر إي آر، أونبانغكين سي، مايو إيه إم، لامبسون إم إيه، تشينويث دي إم (نوفمبر 2014). "تكوين ثنائيات بروتينية موضعية محفزة بالضوء في الخلايا الحية باستخدام مُكوِّن ثنائيات ضوئية محجوبة" . نيتشر كوميونيكيشنز . 5 (5475): 5475. Bibcode : 2014NatCo...5.5475B . doi : 10.1038/ncomms6475 . PMC 4308733. PMID 25400104 .  
  13. ↑ هيل، ز.ب.، مارتينكو، أ.ج.، نغوين، د.ب.، ويلز، ج.أ. (فبراير 2018). "مُحفزات ثنائية مُستحثة كيميائيًا تعتمد على الأجسام المضادة البشرية لتطبيقات العلاج الخلوي" . مجلة نيتشر للكيمياء الحيوية . 14 (2): 112-117 . doi : 10.1038/NCHEMBIO.2529 . PMC 6352901. PMID 29200207 .  
  14. ^ ليسني ، جان. تشانغ، هونغ جو؛ دي فيش، أنجيليك؛ بالوني، ماتيو؛ بارت، فيليب؛ جيشو، جان فرانسوا؛ مايونوف، بولين؛ باردوتشي، أليساندرو؛ لابيس، جيل. بونيه، جيروم. كوهين جونسود ، مارتن (2019/02/12). "الأساس الهيكلي للتجانس المحفز كيميائيًا لجسم مضاد ذو مجال واحد" . التقارير العلمية . 9 (1): 1840. بيب كود : 2019NatSR...9.1840L . دوى : 10.1038/s41598-019-38752-y . ISSN 2045-2322 . بمك 6372657 . بميد 30755682 . S2CID 60441585 .    
  15. 1 2 شيلر، ليو؛ ستريتماتر، توبياس؛ فوكس، ديفيد؛ بوجار، دانيال؛ فوسنيغر، مارتن (23 أبريل 2018). "منصة استشعار جزيئية خارج الخلية معممة لبرمجة السلوك الخلوي" . مجلة نيتشر للكيمياء الحيوية . 14 (7): 723-729 . doi : 10.1038/s41589-018-0046-z . ISSN 1552-4469 . PMID 29686358. S2CID 13821360 .   
  16. ↑ بوتون، سارة؛ جوليو، أوكتاف؛ جاكيل، زينب فيلدان؛ الحاجي، لينا؛ راكوتواريسون، لويز ماري؛ بونكومبان، غايل؛ بيريز، فرانك؛ غوتييه، أرنو (2023). "تقنية التماثل الثنائي المُحفز كيميائيًا باستخدام الفلوروجين للتحكم في تقارب البروتينات وتصويره واستشعاره" . مجلة Nature Methods . 20 (10): 1553-1562 . doi : 10.1038/s41592-023-01988-8 . ISSN 1548-7105 .