مخطط شيفرون

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
مخطط شيفرون نموذجي يُلاحظ في تجارب طي البروتين .

مخطط شيفرون هو طريقة لتمثيل بيانات حركية طي البروتين في وجود تراكيز مختلفة من المادة المُفسِّخة التي تُخلّ ببنية البروتين الثلاثية الأصلية . يُعرف هذا المخطط باسم "مخطط شيفرون" نسبةً إلى شكل شيفرون المتعارف عليه (v ) عند رسم لوغاريتم معدل الاسترخاء المُلاحَظ كدالة لتركيز المادة المُفسِّخة.

في نظام ثنائي الحالة، تهيمن معدلات الطي والفك على معدلات الاسترخاء المرصودة أسفل وفوق نقطة منتصف التمسخ (Cm). وهذا ما يُفسر تسمية أذرع الطي والفك بأذرع شكل شيفرون. يمكن الحصول على معلومات مسبقة عن Cm للبروتين من تجارب التوازن. عند مطابقة البيانات مع نموذج ثنائي الحالة، يُفترض أن لوغاريتم معدلات الطي والفك يعتمد خطيًا على تركيز المادة المُفسِّخة، مما ينتج عنه الميلان m <sub> f</sub> و m <sub> u </sub>، واللذان يُطلق عليهما قيم m للطي والفك على التوالي (وتُسمى أيضًا قيم m الحركية). مجموع المعدلين هو معدل الاسترخاء المرصود. يُعتبر التوافق بين قيمة m عند التوازن والمجموع المطلق لقيم m الحركية مؤشرًا على سلوك ثنائي الحالة. أُجريت معظم تجارب التمسخ المنشورة عند 298 كلفن باستخدام اليوريا أو كلوريد الغوانيدينيوم (GuHCl) كمواد مُفسِّخة.

المنهجية التجريبية

لتكوين فرع الطي في منحنى شيفرون، يُخفف البروتين الموجود في محلول مُفَكِّك عالي التركيز بسرعة (في أقل من جزء من الألف من الثانية) في محلول منظم مناسب إلى تركيز مُحدد من المُفَكِّك باستخدام جهاز التدفق المتوقف . يُرصد الاسترخاء إلى حالة التوازن الجديدة بواسطة مجسات طيفية مثل التألق، أو في حالات أقل شيوعًا بواسطة الاستقطاب الدائري (CD). يُعدَّل حجم التخفيف للحصول على معدل الاسترخاء عند تركيز مُحدد من المُفَكِّك. يتراوح تركيز البروتين النهائي في الخليط عادةً بين 1 و20 ميكرومولار، اعتمادًا على القيود التي تفرضها سعة الاسترخاء ونسبة الإشارة إلى الضوضاء. يُولَّد فرع التفكك بطريقة مماثلة عن طريق مزج بروتين خالٍ من المُفَكِّك مع محلول مُفَكِّك مُركَّز في محلول منظم. عند رسم لوغاريتم معدلات الاسترخاء هذه كدالة لتركيز المُفَكِّك النهائي، ينتج رسم شيفرون.

يُحدد مزج المحاليل زمن التوقف للجهاز، والذي يبلغ حوالي جزء من الألف من الثانية. لذا، لا يُمكن استخدام جهاز التدفق المتوقف إلا مع البروتينات ذات زمن استرخاء يبلغ بضعة أجزاء من الألف من الثانية. في الحالات التي يكون فيها زمن الاسترخاء أقصر من زمن التوقف للجهاز، تُخفض درجة حرارة التجربة (مما يزيد من لزوجة الماء/المحلول المنظم) لزيادة زمن الاسترخاء إلى بضعة أجزاء من الألف من الثانية. من ناحية أخرى، بالنسبة للبروتينات سريعة الطي (أي تلك التي يتراوح معدل استرخائها بين 1 و100 ميكروثانية)، يُمكن إجراء قفزة الضغط (زمن التوقف ~ بضعة ميكروثواني)، [ 1 ] أو قفزة درجة الحرارة (قفزة T؛ زمن التوقف ~ بضعة نانوثواني)، أو مزج التدفق المستمر (زمن التوقف ~ بضعة ميكروثواني)، [ 2 ] عند تراكيز مختلفة من عامل التمسخ للحصول على مخطط شيفرون.

انقلابات شيفرون

على الرغم من افتراض أن امتدادات امتدادات منحنى الطي تتناسب خطيًا مع تركيز المادة المُفسِّخة، إلا أن هذا ليس هو الحال دائمًا. عادةً ما تُلاحَظ حالات عدم خطية في كلا الامتدادين أو أحدهما، وتُسمى هذه الحالات "انقلابات منحنى الطي". سبب هذه الظاهرة غير واضح. وقد طُرحت العديد من التفسيرات لتفسير هذا السلوك، بما في ذلك المركبات الوسيطة على مسار الطي [ 3 ] ، وقيود زمن التوقف، وحركات حالة الانتقال ( تأثير هاموند ) [ 4 ] ، وآثار التجميع [ 5 ] ، والطي التنازلي [ 6 ] ، وتأثيرات ديباي-هوكيل الناتجة عن الملح [ 7 ] . في كثير من الحالات، يتم تجاهل انقلابات امتدادات منحنى الطي نظرًا لحدوثها عند تركيزات منخفضة من المادة المُفسِّخة، ويتم مطابقة البيانات مع نموذج ثنائي الحالة ذي اعتماد خطي للمعدلات. وبالتالي، فإن معدلات الطي المُبلَّغ عنها لهذه البروتينات في غياب المواد المُفسِّخة تُعتبر مُبالغة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ جينكينز دي سي، بيرسون دي إس، هارفي إيه، سيلفستر آي دي، جيفز إم إيه، بينهيرو تي (2009). " الطي السريع لبروتين البريون الذي تم التقاطه بواسطة قفزة الضغط" . المجلة الأوروبية للفيزياء الحيوية . 38 (5): 625-35 . doi : 10.1007/s00249-009-0420-6 . PMC 4509520. PMID 19255752 .  
  2. ↑ فيرغسون ن، جونسون سي إم، ماكياس م، أوشكينات هـ، فيرشت أ (2001). "طي فائق السرعة لنطاقات WW بدون تجمعات عطرية منظمة في الحالة المتغيرة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 98 (23): 13002-13007 . Bibcode : 2001PNAS...9813002F . doi : 10.1073/pnas.221467198 . PMC 60814. PMID 11687613 .  
  3. ↑ سانشيز، آي إي، وكيفهابر، تي (2003). "دليل على وجود حواجز متسلسلة ووسائط إلزامية في طي البروتين ثنائي الحالة الظاهر". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 325 (2): 367-376 . doi : 10.1016/S0022-2836(02)01230-5 . PMID 12488101 . 
  4. ↑ تيرنستروم تي، مايور يو، أكي إم، أوليفبيرغ إم (1999). "من اللقطة إلى الفيلم: تحليل φ لحالات الانتقال في طي البروتين خطوة أخرى إلى الأمام" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 96 (26): 14854-14859 . Bibcode : 1999PNAS...9614854T . doi : 10.1073 / pnas.96.26.14854 . PMC 24737. PMID 10611302 .  
  5. ↑ وينت، إتش إم؛ بينيتيز-كاردوزا، سي جي؛ جاكسون، إس إي (2004). "هل توجد حالة وسيطة في مسار طي اليوبيكويتين؟". رسائل FEBS . 567 ( 2-3 ): 333-338 . Bibcode : 2004FEBSL.567..333W . doi : 10.1016/j.febslet.2004.04.089 . PMID 15178347 . 
  6. ↑ كايا هـ، تشان هـ (2003). "أصول انقلابات شيفرون في حركية طي البروتين غير ثنائية الحالة". مجلة Physical Review Letters ، 90 ( 258104-1 ): 258104-4 . arXiv : cond-mat/0302305 . Bibcode : 2003PhRvL..90y8104K . doi : 10.1103/PhysRevLett.90.258104 . PMID: 12857173. S2CID : 15026414 .  
  7. ↑ ريوس م، بلاكسكو ك (2005). "تأثيرات ديباي-هوكيل الظاهرية في طي بروتين بسيط أحادي النطاق". الكيمياء الحيوية . 44 (4): 1243-1250 . doi : 10.1021/bi048444l . PMID 15667218 .