نطاق البروتين

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
إنزيم بيروفات كيناز ، وهو بروتين يحتوي على ثلاثة نطاقات ( PDB : 1PKN ) .

في علم الأحياء الجزيئي ، يُعرف نطاق البروتين بأنه منطقة من سلسلة عديد الببتيد في البروتين تتميز بالاستقرار الذاتي وتطوى بشكل مستقل عن باقي السلسلة. يشكل كل نطاق بنية ثلاثية الأبعاد مطوية ومضغوطة . تتكون العديد من البروتينات من عدة نطاقات، وقد يظهر النطاق الواحد في مجموعة متنوعة من البروتينات المختلفة. يستخدم التطور الجزيئي النطاقات كوحدات بناء، ويمكن إعادة تركيبها بترتيبات مختلفة لإنتاج بروتينات ذات وظائف متنوعة. بشكل عام، يتراوح طول النطاقات بين 50 و 250 حمضًا أمينيًا تقريبًا. [ 1 ] تُثبَّت أقصر النطاقات، مثل أصابع الزنك ، بواسطة أيونات معدنية أو روابط ثنائية الكبريتيد . غالبًا ما تشكل النطاقات وحدات وظيفية، مثل نطاق EF hand الرابط للكالسيوم في الكالمودولين . نظرًا لاستقرارها المستقل، يمكن "تبادل" النطاقات بين بروتين وآخر عن طريق الهندسة الوراثية لإنتاج بروتينات هجينة .

خلفية

طُرح مفهوم النطاق لأول مرة عام 1973 من قِبل ويتلوفر بعد دراسات البلورات بالأشعة السينية لليزوزيم الدجاج [ 2 ] والباباين [ 3 ] ، ودراسات التحلل البروتيني المحدود للغلوبولينات المناعية [ 4 ] [ 5 ] . عرّف ويتلوفر النطاقات بأنها وحدات مستقرة من بنية البروتين قادرة على الطي الذاتي. في السابق، وُصفت النطاقات بأنها وحدات من:

  • بنية مضغوطة [ 6 ]
  • الوظيفة والتطور [ 7 ]
  • الطي. [ 8 ]

كل تعريف صحيح، وغالبًا ما تتداخل التعريفات، أي أن النطاق البنيوي المضغوط الموجود بين بروتينات متنوعة من المرجح أن يطوى بشكل مستقل ضمن بيئته البنيوية. غالبًا ما تجمع الطبيعة عدة نطاقات معًا لتشكيل بروتينات متعددة النطاقات والوظائف ذات إمكانيات هائلة. [ 9 ] في البروتين متعدد النطاقات، قد يؤدي كل نطاق وظيفته بشكل مستقل، أو بالتنسيق مع النطاقات المجاورة. يمكن أن تعمل النطاقات كوحدات لبناء تجمعات كبيرة مثل جزيئات الفيروسات أو ألياف العضلات، أو يمكن أن توفر مواقع تحفيزية أو مواقع ارتباط محددة كما هو الحال في الإنزيمات أو البروتينات التنظيمية.

مثال: بيروفات كيناز

من الأمثلة المناسبة إنزيم بيروفات كيناز (انظر الشكل الأول)، وهو إنزيم تحلل الجلوكوز الذي يلعب دورًا هامًا في تنظيم تدفق الفركتوز-1،6-ثنائي الفوسفات إلى البيروفات. يحتوي هذا الإنزيم على نطاق ارتباط نيوكليوتيدات من نوع بيتا (باللون الأزرق)، ونطاق ارتباط ركيزة من نوع ألفا/بيتا (باللون الرمادي)، ونطاق تنظيمي من نوع ألفا/بيتا (باللون الأخضر الزيتوني)، [ 10 ] متصلة ببعضها بواسطة عدة روابط ببتيدية. [ 11 ] يوجد كل نطاق في هذا البروتين ضمن مجموعات متنوعة من عائلات البروتينات . [ 12 ]

يُعد نطاق ارتباط الركيزة المركزي ذو البنية الأسطوانية α/β أحد أكثر طيات الإنزيمات شيوعًا . ويُلاحظ وجوده في العديد من عائلات الإنزيمات المختلفة التي تحفز تفاعلات غير مترابطة تمامًا. [ 13 ] يُطلق على هذه البنية الأسطوانية اسم "برميل TIM" ، نسبةً إلى إنزيم إيزوميراز فوسفات ثلاثي الكربون، الذي كان أول بنية من هذا النوع يتم تحديدها. [ 14 ] وهي مصنفة حاليًا ضمن 26 عائلة متجانسة في قاعدة بيانات نطاقات CATH. [ 15 ] يتكون برميل TIM من سلسلة من وحدات β-α-β مغلقة بروابط هيدروجينية بين أول وآخر خيط، لتشكل برميلًا ثماني الخيوط. ولا يزال هناك جدل حول الأصل التطوري لهذا النطاق. فقد أشارت إحدى الدراسات إلى أن إنزيمًا سلفيًا واحدًا ربما يكون قد تفرع إلى عدة عائلات، [ 16 ] بينما تشير دراسة أخرى إلى أن بنية برميل TIM المستقرة قد تطورت من خلال التطور التقاربي. [ 17 ]

يُعدّ نطاق TIM-barrel في إنزيم بيروفات كيناز "غير متصل"، أي أنه يتطلب أكثر من جزء واحد من عديد الببتيد لتكوينه. يُرجّح أن يكون هذا نتيجةً لإدخال نطاق داخل آخر خلال تطور البروتين. وقد أظهرت الدراسات على البنى المعروفة أن حوالي ربع النطاقات البنيوية غير متصلة. [ 18 ] [ 19 ] أما نطاق β-barrel التنظيمي المُدخل فهو "متصل"، ويتألف من امتداد واحد من عديد الببتيد.

وحدات بنية البروتين

تُشفّر البنية الأولية (سلسلة الأحماض الأمينية) للبروتين في نهاية المطاف بنيته ثلاثية الأبعاد الفريدة. [ 20 ] يُعدّ توزيع السلاسل الجانبية القطبية وغير القطبية العامل الأهم الذي يُحدد طي البروتين إلى بنية ثلاثية الأبعاد. [ 21 ] ويحدث الطي نتيجةً لدفن السلاسل الجانبية الكارهة للماء داخل الجزيء لتجنب ملامستها للبيئة المائية. عمومًا، تحتوي البروتينات على لبّ من البقايا الكارهة للماء مُحاط بغلاف من البقايا المحبة للماء. ولأن روابط الببتيد نفسها قطبية، فإنها تُصبح متعادلة بفعل الروابط الهيدروجينية فيما بينها عند وجودها في بيئة كارهة للماء. وهذا يُؤدي إلى ظهور مناطق في عديد الببتيد تُشكّل أنماطًا هيكلية ثلاثية الأبعاد منتظمة تُسمى البنية الثانوية . وهناك نوعان رئيسيان من البنية الثانوية: الحلزونات ألفا والصفائح بيتا .

وُجد أن بعض التراكيب البسيطة لعناصر البنية الثانوية تتكرر بكثرة في بنية البروتين ، وتُعرف بالبنية فوق الثانوية أو الأنماط . على سبيل المثال، يتكون نمط β-hairpin من خيطين β متجاورين متوازيين عكسيًا متصلين بحلقة صغيرة. وهو موجود في معظم بنى β المتوازية عكسيًا، سواءً كشريط منفرد أو كجزء من صفائح β أكثر تعقيدًا. ومن البنى فوق الثانوية الشائعة الأخرى نمط β-α-β، الذي يُستخدم غالبًا لربط خيطين β متوازيين. يربط الحلزون α المركزي الطرف الكربوكسيلي للخيط الأول بالطرف الأميني للخيط الثاني، مُرتبًا سلاسله الجانبية على صفيحة β، وبالتالي يحجب البقايا الكارهة للماء في خيوط β عن السطح.

يمثل الارتباط التساهمي بين نطاقين ميزة وظيفية وبنيوية، إذ يزيد من الاستقرار مقارنةً بالبنى نفسها المرتبطة بروابط غير تساهمية. [ 22 ] ومن المزايا الأخرى حماية المركبات الوسيطة داخل الشقوق الإنزيمية بين النطاقات، والتي قد تكون غير مستقرة في البيئات المائية، بالإضافة إلى نسبة قياسية ثابتة للنشاط الإنزيمي اللازم لسلسلة من التفاعلات المتتابعة. [ 23 ]

يُعد التوافق الهيكلي أداة مهمة لتحديد المجالات.

البنية الثالثية

تتراص عدة وحدات بنائية معًا لتشكيل وحدات محلية شبه مستقلة ومضغوطة تُسمى النطاقات. [ 6 ] يُشار إلى البنية ثلاثية الأبعاد الكلية لسلسلة الببتيد باسم البنية الثالثية للبروتين . تُعد النطاقات الوحدات الأساسية للبنية الثالثية، حيث يحتوي كل نطاق على لب كاره للماء مُكوّن من وحدات بنائية ثانوية متصلة بمناطق حلقية. عادةً ما يكون تراص الببتيد أكثر كثافة في الجزء الداخلي من النطاق مقارنةً بالجزء الخارجي، مما يُنتج لبًا صلبًا وسطحًا سائلًا. [ 24 ] غالبًا ما تكون بقايا اللب محفوظة في عائلة البروتينات ، بينما تكون البقايا الموجودة في الحلقات أقل حفظًا، إلا إذا كانت مُشاركة في وظيفة البروتين. يمكن تقسيم البنية الثالثية للبروتين إلى أربع فئات رئيسية بناءً على المحتوى البنائي الثانوي للنطاق. [ 25 ]

  • تتكون نواة النطاق من جميع حلزونات ألفا حصريًا من حلزونات ألفا. يهيمن على هذه الفئة طيات صغيرة، يشكل العديد منها حزمة بسيطة مع حلزونات تمتد لأعلى ولأسفل.
  • تتكون نطاقات بيتا الكاملة من لبٍّ يتألف من صفائح بيتا متوازية عكسيًا، وعادةً ما تكون صفيحتين متراصتين فوق بعضهما البعض. ويمكن تحديد أنماط مختلفة في ترتيب الخيوط، مما يؤدي غالبًا إلى تحديد الزخارف المتكررة، على سبيل المثال زخرفة المفتاح اليوناني. [ 26 ]
  • تُعدّ نطاقات α+β مزيجًا من أنماط α وβ. ويصعب تصنيف البروتينات ضمن هذه الفئة نظرًا لتداخلها مع الفئات الثلاث الأخرى، ولذلك لا تُستخدم في قاعدة بيانات نطاقات CATH . [ 15 ]
  • تتكون نطاقات α/β من مزيج من وحدات β-α-β التي تشكل في الغالب صفيحة β متوازية محاطة بحلزونات α أمفيباثية. وتترتب البنى الثانوية في طبقات أو براميل.

حدود الحجم

للنطاقات حدودٌ في الحجم. [ 27 ] يتراوح حجم النطاقات البنيوية الفردية من 36 حمضًا أمينيًا في الإي-سيلكتين إلى 692 حمضًا أمينيًا في الليبوكسيجيناز-1، [ 18 ] لكن الغالبية العظمى منها، 90%، تحتوي على أقل من 200 حمض أميني [ 28 ] بمتوسط ​​يبلغ حوالي 100 حمض أميني. [ 29 ] غالبًا ما تُثبَّت النطاقات القصيرة جدًا، التي يقل طولها عن 40 حمضًا أمينيًا، بواسطة أيونات معدنية أو روابط ثنائية الكبريتيد. أما النطاقات الأكبر، التي يزيد طولها عن 300 حمض أميني، فمن المرجح أن تتكون من عدة نوى كارهة للماء. [ 30 ]

بنية العصر الرباعي

تتميز العديد من البروتينات ببنية رباعية ، تتكون من عدة سلاسل ببتيدية تتحد لتكوين جزيء قليل الوحدات. تُسمى كل سلسلة ببتيدية في هذا البروتين وحدة فرعية. يتكون الهيموجلوبين، على سبيل المثال، من وحدتين فرعيتين من نوع ألفا ووحدتين فرعيتين من نوع بيتا. تحتوي كل سلسلة من السلاسل الأربع على طية غلوبين ألفا كاملة مع جيب هيم.

تبديل النطاقات

يُعدّ تبادل النطاقات آليةً لتكوين تجمعات قليلة الوحدات. [ 31 ] في هذه الآلية، يُستبدل عنصر ثانوي أو ثالثي في ​​بروتين أحادي بعنصر مماثل من بروتين آخر. ويتراوح تبادل النطاقات من عناصر البنية الثانوية إلى نطاقات بنيوية كاملة. كما يُمثّل نموذجًا للتطور من أجل التكيف الوظيفي عبر تكوين قليل الوحدات، مثل الإنزيمات قليلة الوحدات التي يقع موقعها النشط عند واجهات الوحدات الفرعية. [ 32 ]

المجالات كوحدات تطورية

الطبيعة مُجَدِّدة وليست مُخْتَلِقة، [ 33 ] فالتسلسلات الجديدة تُقَيَّد من تسلسلات موجودة مسبقًا بدلًا من ابتكارها. تُعدّ النطاقات المادة الشائعة التي تستخدمها الطبيعة لتوليد تسلسلات جديدة؛ ويمكن اعتبارها وحدات متنقلة جينيًا، تُعرف باسم "الوحدات النمطية". غالبًا ما تكون نهايتا C وN للنطاقات متقاربتين مكانيًا، مما يسمح لها بالاندماج بسهولة في البنى الأصلية أثناء عملية التطور. توجد العديد من عائلات النطاقات في جميع أشكال الحياة الثلاثة: العتائق ، والبكتيريا ، وحقيقيات النوى . [ 34 ] تُعدّ الوحدات النمطية البروتينية مجموعة فرعية من نطاقات البروتين، وتوجد في مجموعة واسعة من البروتينات المختلفة ذات بنية متعددة الاستخدامات. ومن الأمثلة على ذلك البروتينات خارج الخلوية المرتبطة بالتخثر، وتحلل الفيبرين، والمتممة، والمصفوفة خارج الخلوية، وجزيئات الالتصاق على سطح الخلية، ومستقبلات السيتوكينات. [ 35 ] أربعة أمثلة ملموسة على وحدات البروتين واسعة الانتشار هي المجالات التالية: SH2 ، والغلوبولين المناعي ، والفيبرونيكتين من النوع 3 ، والكرينجل . [ 36 ]

يؤدي التطور الجزيئي إلى ظهور عائلات من البروتينات ذات الصلة، والتي تتشابه في تسلسلها وبنيتها. مع ذلك، قد تكون أوجه التشابه في التسلسل منخفضة للغاية بين البروتينات التي تشترك في البنية نفسها. قد تتشابه بنى البروتينات لأنها تباعدت عن سلف مشترك. أو قد تكون بعض الطيات أكثر شيوعًا من غيرها لأنها تمثل ترتيبات مستقرة للبنى الثانوية، وقد تتقارب بعض البروتينات نحو هذه الطيات خلال مسار التطور. يوجد حاليًا أكثر من 200,000 بنية ثلاثية الأبعاد للبروتينات، تم تحديدها تجريبيًا، ومودعة في بنك بيانات البروتينات (PDB). [ 37 ] مع ذلك، تحتوي هذه المجموعة على العديد من البنى المتطابقة أو شديدة التشابه. ينبغي تصنيف جميع البروتينات إلى عائلات بنيوية لفهم علاقاتها التطورية. تُجرى المقارنات البنيوية على أفضل وجه على مستوى النطاقات. لهذا السبب، طُوّرت العديد من الخوارزميات لتعيين النطاقات تلقائيًا في البروتينات ذات البنية ثلاثية الأبعاد المعروفة (انظر §  تعريف النطاق من الإحداثيات البنيوية ).

تصنف قاعدة بيانات CATH النطاقات إلى ما يقارب 800 عائلة طيات؛ عشر من هذه الطيات شائعة جدًا وتُعرف باسم "الطيات الفائقة". تُعرَّف الطيات الفائقة بأنها طيات لها ثلاثة تراكيب على الأقل دون تشابه كبير في التسلسل. [ 38 ] وأكثرها شيوعًا هي الطية الفائقة من نوع α/β-barrel، كما ذُكر سابقًا.

البروتينات متعددة المجالات

تُشكل البروتينات متعددة المجالات غالبية البروتينات، حيث تُمثل ثلثي البروتينات في الكائنات وحيدة الخلية وأكثر من 80% في الحيوانات متعددة الخلايا. [ 39 ] ومع ذلك، خلصت دراسات أخرى إلى أن 40% من البروتينات بدائية النواة تتكون من مجالات متعددة، بينما تحتوي حقيقيات النوى على ما يقرب من 65% من البروتينات متعددة المجالات. [ 40 ]

توجد العديد من المجالات في البروتينات متعددة المجالات حقيقية النواة كبروتينات مستقلة في بدائيات النوى، [ 41 ] مما يشير إلى أن المجالات في البروتينات متعددة المجالات كانت موجودة في السابق كبروتينات مستقلة. على سبيل المثال، تمتلك الفقاريات عديد ببتيد متعدد الإنزيمات يحتوي على مجالات سينثاز GAR ، وسينثاز AIR ، وترانسفورميلاز GAR (GARs-AIRs-GARt؛ GAR: سينثاز/ترانسفيراز ريبونوكليوتيد الجليسيناميد؛ AIR: سينثاز ريبونوكليوتيد الأمينوإيميدازول). في الحشرات، يظهر عديد الببتيد على شكل GARs-(AIRs)2-GARt، وفي الخميرة، يُشفّر GARs-AIRs بشكل منفصل عن GARt، وفي البكتيريا، يُشفّر كل مجال على حدة. [ 42 ]

(صورة قابلة للتمرير) البروتين الشبيه بالأتراكتين 1 (ATRNL1) هو بروتين متعدد المجالات يوجد في الحيوانات، بما في ذلك البشر. [ 43 ] [ 44 ] كل وحدة هي مجال واحد، على سبيل المثال مجالات EGF أو Kelch .

أصل

من المرجح أن تكون البروتينات متعددة المجالات قد نشأت نتيجةً لضغوط انتقائية خلال التطور لخلق وظائف جديدة. وقد تباينت بروتينات مختلفة عن أسلافها المشتركة من خلال تركيبات وارتباطات مختلفة للمجالات. وتتحرك الوحدات التركيبية بشكل متكرر داخل الأنظمة البيولوجية وفيما بينها من خلال آليات إعادة التركيب الجيني.

أنواع المنظمات

إدخال وحدات نطاق PH مماثلة (باللون الأحمر الداكن) في بروتينين مختلفين.

أبسط تنظيم متعدد المجالات في البروتينات هو نطاق واحد يتكرر بشكل متسلسل. [ 46 ] قد تتفاعل هذه المجالات مع بعضها البعض ( تفاعل بين المجالات ) أو تبقى منفصلة، ​​مثل حبات الخرز على خيط. يتكون بروتين التيتين العضلي العملاق، الذي يضم 30,000 حمض أميني، من حوالي 120 نطاقًا من نوع الفيبرونيكتين-III ونوع الغلوبولين المناعي. [ 47 ] في بروتيازات السيرين، أدى تضاعف جيني إلى تكوين إنزيم ذي نطاقين من نوع بيتا-باريل. [ 48 ] تباعدت التكرارات على نطاق واسع لدرجة أنه لا يوجد تشابه واضح في التسلسل بينها. يقع الموقع النشط في شق بين نطاقي بيتا-باريل، حيث تُساهم الأحماض الأمينية المهمة وظيفيًا من كل نطاق. أظهرت الطفرات المعدلة وراثيًا لبروتياز السيرين كيموتريبسين بعض النشاط البروتيني على الرغم من إزالة بقايا موقعها النشط، ولذلك يُفترض أن حدث التضاعف قد عزز نشاط الإنزيم. [ 48 ]

تُظهر الوحدات النمطية غالبًا علاقات اتصال مختلفة، كما يتضح من الكينيسينات وناقلات ABC . يمكن أن يقع نطاق محرك الكينيسين في أي من طرفي سلسلة عديد الببتيد التي تتضمن منطقة حلزونية مزدوجة ونطاقًا للحمولة. [ 49 ] تتكون ناقلات ABC من أربعة نطاقات كحد أقصى، تتألف من وحدتين نمطيتين غير مرتبطتين، وهما كاسيت ربط ATP ووحدة غشائية متكاملة، مرتبة بتراكيب مختلفة.

لا تقتصر ظاهرة إعادة تركيب النطاقات على ذلك فحسب، بل توجد أمثلة عديدة على إدخال نطاق في نطاق آخر. تُظهر أوجه التشابه في التسلسل أو البنية مع نطاقات أخرى أن نظائر النطاقات المُدخلة والنطاقات الأصلية يمكن أن توجد بشكل مستقل. ومن الأمثلة على ذلك "الأصابع" المُدخلة في نطاق "راحة اليد" ضمن بوليميرازات عائلة Pol I. [ 50 ] وبما أنه يمكن إدخال نطاق في نطاق آخر، فينبغي أن يكون هناك دائمًا نطاق واحد متصل على الأقل في البروتين متعدد النطاقات. هذا هو الفرق الرئيسي بين تعريفات النطاقات البنيوية والنطاقات التطورية/الوظيفية. يقتصر النطاق التطوري على اتصال واحد أو اثنين بين النطاقات، بينما يمكن أن تحتوي النطاقات البنيوية على اتصالات غير محدودة، ضمن معيار مُحدد لوجود نواة مشتركة. ويمكن إسناد عدة نطاقات بنيوية إلى نطاق تطوري واحد.

يتكون النطاق الفائق من نطاقين أو أكثر محفوظين، ذوي أصل مستقل ظاهريًا، ولكنهما يُورثان لاحقًا كوحدة هيكلية/وظيفية واحدة. [ 51 ] يمكن أن يوجد هذا النطاق الفائق المدمج في بروتينات متنوعة لا ترتبط ببعضها البعض من خلال تضاعف الجينات فقط. ومن أمثلة النطاق الفائق زوج نطاق فوسفاتاز التيروزين البروتيني - C2 في بروتينات PTEN ، والتنسين ، والأوكسيلين، والبروتين الغشائي TPTE2. يوجد هذا النطاق الفائق في بروتينات الحيوانات والنباتات والفطريات. ومن السمات الرئيسية لنطاق PTP-C2 الفائق الحفاظ على بقايا الأحماض الأمينية في منطقة التفاعل بين النطاقات.

المجالات هي وحدات طي مستقلة

طي

طي البروتين - المشكلة التي لم تُحل  : منذ العمل الرائد الذي قام به أنفينسن في أوائل الستينيات، [ 20 ] لا يزال الهدف المتمثل في فهم آلية طي عديد الببتيد بسرعة إلى بنيته الأصلية المستقرة هدفًا بعيد المنال. وقد أسهمت العديد من الدراسات التجريبية حول الطي إسهامًا كبيرًا في فهمنا، لكن المبادئ التي تحكم طي البروتين لا تزال تستند إلى تلك التي اكتُشفت في الدراسات الأولى للطي. وقد أظهر أنفينسن أن الحالة الأصلية للبروتين مستقرة ديناميكيًا حراريًا، حيث تكون بنيته عند الحد الأدنى العالمي لطاقته الحرة.

الطي هو بحث موجه في فضاء التشكيلات، يسمح للبروتين بالطي ضمن نطاق زمني مناسب بيولوجيًا. تنص مفارقة ليفينثال على أنه إذا قام بروتين متوسط ​​الحجم باستكشاف جميع التشكيلات الممكنة قبل العثور على التشكيل ذي الطاقة الأدنى، فإن العملية برمتها ستستغرق مليارات السنين. [ 52 ] عادةً ما تطوى البروتينات في غضون 0.1 إلى 1000 ثانية. لذلك، يجب توجيه عملية طي البروتين بطريقة ما عبر مسار طي محدد. من المرجح أن تكون القوى التي توجه هذا البحث مزيجًا من التأثيرات المحلية والعالمية التي تظهر آثارها في مراحل مختلفة من التفاعل. [ 53 ]

أظهرت التطورات في الدراسات التجريبية والنظرية أن عملية طي البروتين يمكن النظر إليها من منظور منحنيات الطاقة، [ 54 ] [ 55 ] حيث تُعتبر حركية الطي بمثابة تنظيم تدريجي لمجموعة من البنى المطوية جزئيًا، يمر بها البروتين في طريقه إلى البنية المطوية. وقد وُصف هذا بمصطلح " قمع الطي" ، حيث يمتلك البروتين غير المطوي عددًا كبيرًا من الحالات التشكيلية المتاحة، بينما يقل عدد الحالات المتاحة للبروتين المطوي. ويشير القمع إلى أنه في عملية طي البروتين، يحدث انخفاض في الطاقة وفقدان في الإنتروبيا مع ازدياد تكوين البنية الثالثية. وتعكس الخشونة الموضعية للقمع وجود مصائد حركية، تتوافق مع تراكم الوسائط المطوية بشكل خاطئ. وتتقدم سلسلة الطي نحو طاقات حرة داخلية أقل من خلال زيادة تماسكها. وتضيق خيارات السلسلة التشكيلية تدريجيًا حتى تصل في النهاية إلى بنية أصلية واحدة.

ميزة النطاقات في طي البروتين

يمثل تنظيم البروتينات الكبيرة بواسطة نطاقات هيكلية ميزةً في عملية طي البروتين، حيث يمكن لكل نطاق أن يطوى بشكل منفرد، مما يُسرّع عملية الطي ويقلل من التفاعلات المحتملة بين الأحماض الأمينية. علاوة على ذلك، ونظرًا للتوزيع العشوائي الملحوظ للأحماض الأمينية الكارهة للماء في البروتينات، [ 56 ] يبدو أن تكوين النطاقات هو الحل الأمثل للبروتينات الكبيرة لإخفاء أحماضها الأمينية الكارهة للماء مع الحفاظ على الأحماض الأمينية المحبة للماء على السطح. [ 57 ] [ 58 ]

مع ذلك، من المرجح أن يختلف دور التفاعلات بين المجالات في طي البروتين وفي طاقة استقرار البنية الأصلية من بروتين لآخر. ففي الليزوزيم T4، يكون تأثير أحد المجالات على الآخر قويًا لدرجة أن الجزيء بأكمله مقاوم للانقسام البروتيني. في هذه الحالة، يُعدّ الطي عملية متسلسلة، حيث يتطلب طي المجال الطرفي الكربوكسيلي بشكل مستقل في خطوة مبكرة، بينما يحتاج المجال الآخر إلى وجود المجال الطرفي الكربوكسيلي المطوي لإتمام عملية الطي والاستقرار. [ 59 ]

لقد وُجد أن طي نطاق معزول قد يحدث بنفس سرعة طي النطاق المدمج، أو أحيانًا أسرع منها، [ 60 ] مما يشير إلى إمكانية حدوث تفاعلات غير مواتية مع بقية البروتين أثناء عملية الطي. تشير عدة حجج إلى أن أبطأ خطوة في طي البروتينات الكبيرة هي اقتران النطاقات المطوية. [ 30 ] ويعود ذلك إما إلى عدم طي النطاقات بشكل صحيح تمامًا، أو إلى أن التعديلات الطفيفة اللازمة لتفاعلها غير مواتية من الناحية الطاقية، [ 61 ] مثل إزالة الماء من سطح التفاعل بين النطاقات.

المجالات ومرونة البروتين

تلعب ديناميكيات نطاقات البروتين دورًا محوريًا في العديد من عمليات التعرف الجزيئي والإشارات الخلوية. تحفز نطاقات البروتين، المتصلة بنطاقات رابطة مرنة غير منتظمة بنيويًا، التغيرات التآثرية بعيدة المدى عبر ديناميكيات نطاقات البروتين . ولا يمكن التنبؤ عمومًا بالأنماط الديناميكية الناتجة من البنى الثابتة للبروتين بأكمله أو نطاقاته الفردية.

تعريف المجال من الإحداثيات الهيكلية

أدت أهمية النطاقات كعناصر بناء هيكلية وعناصر أساسية في التطور إلى ظهور العديد من الطرق الآلية لتحديدها وتصنيفها في البروتينات ذات البنية المعروفة. تُعدّ الإجراءات الآلية لتحديد النطاقات بدقة ضرورية لإنشاء قواعد بيانات النطاقات، لا سيما مع تزايد عدد هياكل البروتينات المعروفة. على الرغم من إمكانية تحديد حدود النطاق بالفحص البصري، إلا أن بناء طريقة آلية ليس بالأمر السهل. تظهر المشكلات عند التعامل مع النطاقات غير المتصلة أو شديدة الارتباط. [ 62 ] ونظرًا لعدم وجود تعريف موحد للنطاق، فقد تباينت عمليات تحديد النطاقات بشكل كبير، حيث يستخدم كل باحث مجموعة فريدة من المعايير. [ 63 ]

النطاق البنيوي هو بنية فرعية كروية مضغوطة، تتميز بتفاعلات داخلية أكثر من تفاعلاتها مع باقي البروتين. [ 64 ] ولذلك، يمكن تحديد النطاق البنيوي من خلال خاصيتين مرئيتين: مدى كثافته ودرجة عزلته. [ 65 ] وقد استُخدمت مقاييس الكثافة الموضعية في البروتينات في العديد من الطرق المبكرة لتحديد النطاقات [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] وفي العديد من الطرق الأحدث. [ 28 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ]

طُرق

استخدمت إحدى الخوارزميات الأولى [ 66 ] خريطة مسافة Cα-Cα مع روتين تجميع هرمي اعتبر البروتينات عدة أجزاء صغيرة، طول كل منها 10 أحماض أمينية. جُمعت الأجزاء الأولية تباعًا بناءً على المسافات بينها؛ ثم جُمعت الأجزاء ذات أقصر المسافات واعتُبرت أجزاءً منفردة. وشمل التجميع التدريجي في النهاية البروتين بأكمله. كما استغلت خوارزمية Go [ 69 ] حقيقة أن المسافات بين النطاقات عادةً ما تكون أكبر من المسافات داخل النطاق الواحد؛ حيث مُثّلت جميع مسافات Cα-Cα الممكنة برسوم بيانية قطرية تضمنت أنماطًا مميزة للحلزونات والخيوط الممتدة ومجموعات البنى الثانوية.

تعتمد طريقة سودهاميني وبلونديل على تجميع البنى الثانوية في البروتين بناءً على المسافات بين ذرات الكربون ألفا (Cα-Cα)، وتحديد النطاقات من خلال نمط مخططاتها الشجرية . [ 62 ] ولأن هذه الطريقة لا تعتبر البروتين سلسلة متصلة من الأحماض الأمينية، فلا توجد مشكلة في التعامل مع النطاقات غير المتصلة. تُحدد عُقد معينة في هذه المخططات الشجرية على أنها تجمعات بنيوية ثلاثية الأبعاد للبروتين، وتشمل هذه التجمعات كلاً من البنى فوق الثانوية والنطاقات. تُستخدم خوارزمية DOMAK لإنشاء قاعدة بيانات نطاقات 3Dee. [ 71 ] تحسب هذه الخوارزمية "قيمة التقسيم" من عدد كل نوع من أنواع التلامس عند تقسيم البروتين بشكل عشوائي إلى جزأين. وتكون قيمة التقسيم هذه كبيرة عندما يكون جزآ البنية متميزين.

اعتمدت طريقة ووداك وجانين [ 74 ] على حساب مساحات التداخل بين جزأين من السلسلة تم فصلهما بشكل متكرر عند مواقع بقايا مختلفة. حُسبت مساحات التداخل بمقارنة مساحات سطح الأجزاء المفصولة بمساحة سطح البنية الأصلية. يمكن تحديد حدود النطاقات المحتملة عند الموقع الذي تكون فيه مساحة التداخل في أدنى حد لها. استخدمت طرق أخرى مقاييس إمكانية وصول المذيب لحساب التراص. [ 28 ] [ 75 ] [ 76 ]

تتضمن خوارزمية PUU [ 19 ] نموذجًا توافقيًا يُستخدم لتقريب ديناميكيات ما بين المجالات. ويتمثل المفهوم الفيزيائي الأساسي في حدوث العديد من التفاعلات الصلبة داخل كل مجال، وتفاعلات ضعيفة بين المجالات. تُستخدم هذه الخوارزمية لتحديد المجالات في قاعدة بيانات مجالات FSSP . [ 70 ]

طوّر سوينديلز (1995) طريقةً تُسمى "ديتكتيف" لتحديد النطاقات في بنى البروتينات، استنادًا إلى فكرة أن النطاقات تحتوي على باطن كاره للماء. وقد وُجد أن أوجه القصور تحدث عندما تمتد النوى الكارهة للماء من نطاقات مختلفة عبر منطقة التداخل.

RigidFinder هي طريقة مبتكرة لتحديد الكتل الصلبة في البروتينات (النطاقات والحلقات) من هيئتين مختلفتين. تُعرَّف الكتل الصلبة بأنها كتل تُحفظ فيها جميع المسافات بين الأحماض الأمينية عبر الهيئتين.

تُحدد طريقة RIBFIND، التي طورها باندورانجان وتوبف، الأجسام الصلبة في بنى البروتينات من خلال إجراء تجميع مكاني للعناصر البنيوية الثانوية في البروتينات. [ 77 ] وقد استُخدمت الأجسام الصلبة الناتجة عن RIBFIND لملاءمة بنى البروتينات بمرونة مع خرائط الكثافة المُلتقطة بتقنية المجهر الإلكتروني فائق البرودة . [ 78 ]

قدّم بوتستيو وآخرون [79] طريقةً عامةً لتحديد النطاقات الديناميكية، أي مناطق البروتين التي تتصرف تقريبًا كوحدات صلبة أثناء التقلبات البنيوية. وقد استُخدمت هذه الطريقة، من بين تطبيقات أخرى، لمقارنة اتساق تقسيمات النطاقات القائمة على الديناميكيات مع تلك القائمة على البنية القياسية. تُعرف هذه الطريقة باسم PiSQRD، وهي متاحة للعموم على شكل خادم ويب [ 80 ] . يُمكّن هذا الخادم المستخدمين من تقسيم البروتينات أحادية السلسلة أو متعددة الوحدات إلى نطاقات شبه صلبة [ 79 ] [ 80 ] بناءً على أنماط التذبذب الجماعية للنظام. تُحسب هذه الأنماط افتراضيًا من خلال نموذج شبكة مرنة [ 81 ] ؛ وبدلاً من ذلك، يُمكن للمستخدم تحميل مساحات ديناميكية أساسية محسوبة مسبقًا.

أمثلة على المجالات

مجالات ذات وظائف غير معروفة

نسبة كبيرة من النطاقات البروتينية ذات وظائف غير معروفة. يُعرَّف نطاق الوظيفة غير المعروفة (DUF) بأنه نطاق بروتيني لا توجد له وظيفة محددة. جُمعت هذه العائلات في قاعدة بيانات Pfam باستخدام البادئة DUF متبوعة برقم، ومن أمثلتها DUF2992 و DUF1220. يوجد حاليًا أكثر من 3000 عائلة من نطاقات DUF في قاعدة بيانات Pfam، تمثل أكثر من 20% من العائلات المعروفة. [ 83 ] ومن المثير للدهشة أن عدد نطاقات DUF في Pfam قد ازداد من 20% (في عام 2010) إلى 22% (في عام 2019)، ويعود ذلك في الغالب إلى ازدياد عدد تسلسلات الجينوم الجديدة . احتوى الإصدار 32.0 من Pfam (2019) على 3961 نطاقًا من نطاقات DUF. [ 84 ]         

انظر أيضاً

مراجع

  • جورج، آر إيه (2002) "التنبؤ بالمجالات الهيكلية في البروتينات" أطروحة، كلية لندن الجامعية (بمساهمة من مؤلفها).
  1. ↑ Xu D, Nussinov R (1 فبراير 1998). "حجم النطاق الأمثل في البروتينات" . الطي والتصميم . 3 (1): 11-7 . doi : 10.1016/S1359-0278(98)00004-2 . PMID 9502316 . 
  2. ↑ فيليبس، دي سي (نوفمبر 1966). "البنية ثلاثية الأبعاد لجزيء إنزيم". مجلة ساينتفك أمريكان . 215 (5): 78-90 . Bibcode : 1966SciAm.215e..78P . doi : 10.1038/scientificamerican1166-78 . PMID 5978599. S2CID 39959172 .  
  3. ^ درينث جي، يانسونيوس جي إن، كويكويك آر، سوين إتش إم، وولثرز بي جي (يونيو 1968). "هيكل غراء". طبيعة . 218 (5145): 929– 32. بيب كود : 1968Natur.218..929D . دوى : 10.1038/218929a0 . بميد 5681232 . S2CID 4169127 .  
  4. ↑ بورتر، ر. ر. (مايو 1973). "دراسات بنيوية للغلوبولينات المناعية". مجلة ساينس . 180 (4087): 713-716 . رمز Bibcode : 1973Sci...180..713P . doi : 10.1126/science.180.4087.713 . PMID 4122075 . 
  5. ↑ إيدلمان، جي إم (مايو 1973). "بنية الأجسام المضادة وعلم المناعة الجزيئي". مجلة ساينس . 180 (4088): 830-840 . رمز Bibcode : 1973Sci...180..830E . doi : 10.1126/science.180.4088.830 . PMID 4540988 . 
  6. 1 2 ريتشاردسون، جيه إس (1981). "تشريح وتصنيف بنية البروتين" . التقدم في كيمياء البروتين . 34 : 167-339 . doi : 10.1016/S0065-3233(08)60520-3 . ISBN 978-0-12-034234-1PMID 7020376. مؤرشف من الأصل بتاريخ 10 فبراير 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 يناير 2009 . 
  7. ↑ بورك، ب. (يوليو 1991). "المجالات المُعاد ترتيبها في البروتينات خارج الخلوية" . رسائل FEBS . 286 ( 1-2 ): 47-54 . Bibcode : 1991FEBSL.286...47B . doi : 10.1016 / 0014-5793(91)80937-X . PMID 1864378. S2CID 22126481 .  
  8. ↑ ويتلوفر، د.ب. (مارس 1973). "التنوي، والطي السريع، والمناطق الكروية داخل السلسلة في البروتينات" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 70 ( 3): 697-701 . Bibcode : 1973PNAS...70..697W . doi : 10.1073/pnas.70.3.697 . PMC 433338. PMID 4351801 .  
  9. ↑ تشوثيا، سي (يونيو 1992). "البروتينات: ألف عائلة لعالم الأحياء الجزيئية" . مجلة نيتشر . 357 (6379): 543-544 . Bibcode : 1992Natur.357..543C . doi : 10.1038/357543a0 . PMID: 1608464. S2CID : 4355476 .  
  10. ↑ باكست ر، فيرنيمونت أ، علالي حسني أ، موك م و، هيلز ت، هوي ر، بيزارو ج س (سبتمبر 2010). " البنية البلورية لكيناز البيروفات 1 في توكسوبلازما جوندي" . PLOS ONE . 5 (9) e12736. Bibcode : 2010PLoSO...512736B . doi : 10.1371/journal.pone.0012736 . PMC 2939071. PMID 20856875 .  
  11. ↑ جورج آر إيه، هيرينغا جيه (نوفمبر 2002). "تحليل روابط نطاقات البروتين: تصنيفها ودورها في طي البروتين" . هندسة البروتين . 15 (11): 871-879 . doi : 10.1093/protein/15.11.871 . PMID 12538906 . 
  12. ↑ "مجالات البروتين، وتحديد المجال، والتعرف عليه وتصنيفه وفقًا لقواعد بيانات CATH وSCOP" . proteinstructures.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أكتوبر 2018 .
  13. ↑ هيجي، هـ.، وجيرستين، م. (أبريل 1999). "العلاقة بين بنية البروتين ووظيفته: دراسة شاملة مع تطبيق على جينوم الخميرة". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 288 (1): 147-164 . CiteSeerX 10.1.1.217.9806 . doi : 10.1006/jmbi.1999.2661 . PMID 10329133 .  
  14. ↑ بانر، د. و.، بلومر، أ. س.، بيتسكو، ج. أ.، فيليبس، د. س.، بوغسون، س. إ.، ويلسون، إ. أ .، وآخرون (يونيو 1975). "تحديد بنية إنزيم إيزوميراز ثلاثي فوسفات عضلة الدجاج باستخدام تقنية البلورات بدقة 2.5 أنغستروم بالاعتماد على بيانات تسلسل الأحماض الأمينية". مجلة نيتشر . 255 (5510): 609-14 . رمز Bibcode : 1975Natur.255..609B . doi : 10.1038/255609a0 . PMID: 1134550. S2CID : 4195346 .   
  15. 1 2 أورينغو، سي. أ.، ميتشي، أ. د.، جونز، س.، جونز، د. ت.، سوينديلز، م. ب.، ثورنتون، ج. م. (أغسطس 1997). "CATH - تصنيف هرمي لبنى نطاقات البروتين" . ستراكشر . 5 (8): 1093-108 . doi : 10.1016/S0969-2126(97)00260-8 . PMID 9309224 . 
  16. ↑ كوبلي آر آر، بورك بي (نوفمبر 2000). "التشابه بين براميل (بيتا ألفا) (8): دلالات على تطور المسارات الأيضية" . مجلة البيولوجيا الجزيئية . 303 (4): 627-41 . doi : 10.1006/jmbi.2000.4152 . PMID 11054297 . 
  17. ↑ ليسك إيه إم، براندن سي آي، تشوثيا سي (1989). "المبادئ البنيوية لبروتينات البرميل ألفا/بيتا: تعبئة الجزء الداخلي من الصفيحة". البروتينات . 5 ( 2): 139-148 . doi : 10.1002/prot.340050208 . PMID 2664768. S2CID 15340449 .  
  18. 1 2 جونز إس، ستيوارت إم، ميتشي إيه، سوينديلز إم بي، أورينغو سي، ثورنتون جيه إم (فبراير 1998). " تحديد نطاقات البروتينات باستخدام منهجية توافقية: توصيف وتحليل" . علم البروتين . 7 (2): 233-242 . doi : 10.1002/pro.5560070202 . PMC 2143930. PMID 9521098 .  
  19. 1 2 هولم إل، ساندر سي (يوليو 1994). " محلل لوحدات طي البروتين". البروتينات . 19 (3): 256-268 . doi : 10.1002/prot.340190309 . PMID 7937738. S2CID 525264 .  
  20. 1 2 أنفينسن سي بي، هابر إي، سيلا إم، وايت إف إتش (سبتمبر 1961). "حركية تكوين الريبونيوكلياز الأصلي أثناء أكسدة سلسلة الببتيد المختزلة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 47 (9): 1309-1314 . Bibcode : 1961PNAS...47.1309A . doi : 10.1073/pnas.47.9.1309 . PMC 223141. PMID 13683522 .  
  21. ↑ كوردس إم إتش، ديفيدسون إيه آر، ساور آر تي (فبراير 1996). "فضاء التسلسل، والطي، وتصميم البروتين". الرأي الحالي في البيولوجيا التركيبية . 6 (1): 3-10 . doi : 10.1016/S0959-440X(96)80088-1 . PMID 8696970 . 
  22. ^ غيليس سي، يون جي إم (يوليو 1979). “[الاقتران التوافقي بين الوحدات الهيكلية. خطوة حاسمة في تشكيل الهيكل الوظيفي]”. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences، Série D . 289 (2): 197– 9. بميد 117925 . 
  23. ↑ أوسترماير، مارك؛ بنكوفيتش، ستيفن جيه. (2001). "تطور وظيفة البروتين عن طريق تبادل النطاقات". تصميم البروتين التطوري . التقدم في كيمياء البروتين. المجلد 55. الصفحات 29-77 . doi : 10.1016/s0065-3233(01)55002-0 . ISBN   978-0-12-034255-6PMID 11050932​​ 
  24. ↑ تشو ي، فيتكوب د، كاربلوس م (يناير 1999). "البروتينات الأصلية عبارة عن مواد صلبة منصهرة سطحيًا: تطبيق معيار ليندمان للحالة الصلبة مقابل الحالة السائلة". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 285 (4): 1371-1375 . doi : 10.1006/jmbi.1998.2374 . PMID 9917381. S2CID 8702994 .  
  25. ↑ ليفيت م، تشوثيا س (يونيو 1976). " الأنماط البنيوية في البروتينات الكروية". نيتشر . 261 (5561): 552-558 . Bibcode : 1976Natur.261..552L . doi : 10.1038/261552a0 . PMID 934293. S2CID 4154884 .  
  26. ↑ هاتشينسون إي جي، ثورنتون جيه إم (أبريل 1993). "نمط المفتاح اليوناني: الاستخلاص والتصنيف والتحليل". هندسة البروتين . 6 (3): 233-245 . doi : 10.1093/protein/6.3.233 . PMID 8506258 . 
  27. ↑ سافاجو، م. أ. (مارس 1986). "بروتينات الإشريكية القولونية تأتي بأحجام من مضاعفات 14 كيلو دالتون: مفاهيم النطاقات وآثارها التطورية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 83 (5): 1198-202 . Bibcode : 1986PNAS...83.1198S . doi : 10.1073/pnas.83.5.1198 . PMC 323042. PMID 3513170 .  
  28. 1 2 3 إسلام، س. أ.، لو، ج.، ستيرنبرغ، م. ج. (يونيو 1995). "تحديد وتحليل نطاقات البروتينات". هندسة البروتين . 8 (6): 513-25 . doi : 10.1093/protein/8.6.513 . PMID 8532675 . 
  29. ↑ ويلان إس جيه، مارشلر-باور إيه، براينت إس إتش (يوليو 2000). "توزيعات حجم النطاق يمكن أن تتنبأ بحدود النطاق" . المعلوماتية الحيوية . 16 (7): 613-618 . doi : 10.1093/bioinformatics/16.7.613 . PMID 11038331 . 
  30. 1 2 غاريل، ج. (1992). "طي البروتينات الكبيرة: البروتينات متعددة المجالات والوحدات الفرعية". في كريتون، ت. (محرر). طي البروتين ( الطبعة الأولى). نيويورك: دبليو إتش فريمان وشركاه. ص 405-454 . ISBN   978-0-7167-7027-5.
  31. ↑ بينيت إم جيه، شلونيغر إم بي، آيزنبرغ دي (ديسمبر 1995). "تبادل النطاقات ثلاثية الأبعاد: آلية لتجميع القليل الوحدات" . علم البروتين . 4 (12): 2455-2468 . doi : 10.1002/pro.5560041202 . PMC 2143041. PMID 8580836 .  
  32. ↑ هيرينغا ج، تايلور دبليو آر (يونيو 1997). "تكرار النطاق ثلاثي الأبعاد، وتبادله، وسرقته". الرأي الحالي في البيولوجيا الهيكلية . 7 (3): 416-21 . doi : 10.1016/S0959-440X(97)80060-7 . PMID 9204285 . 
  33. ↑ جاكوب ف (يونيو 1977). "التطور والتعديل" . مجلة ساينس . 196 (4295): 1161-1166 . Bibcode : 1977Sci...196.1161J . doi : 10.1126/science.860134 . PMID 860134. S2CID 29756896 .  
  34. ↑ رين إس، يانغ جي، هي واي، وانغ واي، لي واي، تشين زد (أكتوبر 2008). " نمط حفظ الزخارف الخطية القصيرة يرتبط ارتباطًا وثيقًا بوظيفة نطاقات البروتين المتفاعلة" . بي إم سي جينوميكس . 9 452. doi : 10.1186/1471-2164-9-452 . PMC 2576256. PMID 18828911 .  
  35. ↑ كامبل، آي دي، داونينج، إيه كيه (مايو 1994). "بناء بنية البروتين ووظيفته من وحدات نمطية". اتجاهات في التكنولوجيا الحيوية . 12 (5): 168-172 . doi : 10.1016/0167-7799(94)90078-7 . PMID 7764899 . 
  36. ↑ بروس، ألبرتس (18 نوفمبر 2014). البيولوجيا الجزيئية للخلية ( الطبعة السادسة). نيويورك، نيويورك. ISBN  978-0-8153-4432-2. OCLC 887605755 . {{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
  37. ↑ wwPDB.org. "wwPDB: بنك بيانات البروتين العالمي" . www.pdb.org . مؤرشف من الأصل في 7 أبريل 2015. تم الاطلاع عليه في 25 يوليو 2007 .
  38. ↑ أورينغو ، سي. أ.، جونز، د. ت.، ثورنتون، ج. م. (ديسمبر 1994). "العائلات الفائقة للبروتينات والطيات الفائقة للمجالات". مجلة نيتشر . 372 (6507): 631-634 . Bibcode : 1994Natur.372..631O . doi : 10.1038/372631a0 . PMID: 7990952. S2CID : 4330359 .  
  39. ↑ أبيك جي، غوف جي، تيشمان إس إيه (يوليو 2001). "تراكيب النطاقات في بروتينات العتائق والبكتيريا الحقيقية وحقيقيات النوى". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 310 (2): 311-325 . Bibcode : 2001JMBio.310..311A . doi : 10.1006/jmbi.2001.4776 . PMID 11428892. S2CID 11894663 .  
  40. ↑ إيكمان د، بيوركلوند أ.ك، فراي-سكوت ج، إيلوفسون أ (أبريل 2005). "البروتينات متعددة المجالات في ممالك الحياة الثلاث: المجالات اليتيمة والمناطق الأخرى غير المصنفة". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 348 (1): 231-243 . Bibcode : 2005JMBio.348..231E . doi : 10.1016/j.jmb.2005.02.007 . PMID 15808866 . 
  41. ↑ ديفيدسون جيه إن، تشين كيه سي، جاميسون آر إس، موسمانو إل إيه، كيرن سي بي (مارس 1993). " التاريخ التطوري للإنزيمات الثلاثة الأولى في التخليق الحيوي للبيريميدين". BioEssays . 15 (3): 157-164 . doi : 10.1002/bies.950150303 . PMID 8098212. S2CID 24897614 .  
  42. ↑ هينيكوف إس، غرين إي إيه، بيتروكوفسكي إس، بورك بي، أتوود تي كيه، هود إل (أكتوبر 1997). "عائلات الجينات: تصنيف البروتينات المتماثلة والبروتينات الهجينة". مجلة ساينس . 278 (5338): 609-14 . Bibcode : 1997Sci...278..609H . CiteSeerX 10.1.1.562.2262 . doi : 10.1126/science.278.5338.609 . PMID 9381171 .  
  43. ↑ ووكر الفسفور الأبيض، Aradhya S، هو CL، شين S، تشانغ دبليو، أزاراني A، وآخرون . (ديسمبر 2007). “التحليل الوراثي لمتجانسات الجاذبين”. سفر التكوين . 45 (12): 744–56 . دوى : 10.1002/dvg.20351 . بميد 18064672 . S2CID 20878849 .   
  44. ↑ "SMART: الصفحة الرئيسية" . smart.embl.de . تم الاطلاع عليه في 1 يناير 2017 .
  45. ↑ بورك، ب.، ودوليتل، ر. ف. (أكتوبر 1992). "اقتراح اكتساب البكتيريا لنطاق بروتيني حيواني" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 89 (19): 8990-8994 . Bibcode : 1992PNAS...89.8990B . doi : 10.1073/pnas.89.19.8990 . PMC 50050. PMID 1409594 .  
  46. ↑ هيرينغا ج (يونيو 1998). "الكشف عن التكرارات الداخلية: ما مدى شيوعها؟". الرأي الحالي في البيولوجيا التركيبية . 8 (3): 338-45 . doi : 10.1016/S0959-440X(98)80068-7 . PMID 9666330 . 
  47. ↑ بوليتو إيه إس، غوتيل إم، إمبورتا إس، فانجيليستا إل، باستوري إيه (فبراير 1996). "تتكوّن منطقة النطاق I المرنة من التيتين بطريقة "نمطية" من خلال نطاقات شبيهة بالغلوبولين المناعي تتفاعل بشكل ضعيف". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 255 (4): 604-16 . doi : 10.1006/jmbi.1996.0050 . PMID 8568900 . 
  48. 1 2 ماكلاكلان، أ. د. (فبراير 1979). "تضاعف الجينات في التطور البنيوي للكيموتريبسين". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 128 (1): 49-79 . Bibcode : 1979JMBio.128...49M . doi : 10.1016/0022-2836(79)90308-5 . PMID 430571 . 
  49. ↑ مور، جيه دي، وإندو ، إس إيه (مارس 1996). "بروتينات الكينيسين: شعبة من المحركات للحركة القائمة على الأنابيب الدقيقة". مقالات بيولوجية . 18 (3): 207-219 . doi : 10.1002/bies.950180308 . PMID 8867735. S2CID 46012215 .  
  50. ↑ راسل، ر. ب. (ديسمبر 1994). "إدخال النطاق". هندسة البروتين . 7 (12): 1407-1410 . doi : 10.1093/protein/7.12.1407 . PMID 7716150 . 
  51. ↑ هايني دي تي، شو بي (مايو 2015). " المجالات الفائقة في التسلسل الهرمي لبنية البروتين: حالة PTP-C2" . علم البروتين . 24 (5): 874-882 . doi : 10.1002/pro.2664 . PMC 4420535. PMID 25694109 .  
  52. ↑ ليفينثال، سي (1968). "هل توجد مسارات لطي البروتين؟" (ملف PDF) . مجلة الكيمياء الفيزيائية . 65 : 44-45 . رمز Bibcode : 1968JCP....65...44L . doi : 10.1051/jcp/1968650044 . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) في 2 سبتمبر 2009.
  53. ↑ ديل، ك. أ. (يونيو 1999). " مبادئ البوليمرات وطَيّ البروتين" . علم البروتين . 8 (6): 1166-1180 . doi : 10.1110/ps.8.6.1166 . PMC 2144345. PMID 10386867 .  
  54. ↑ ليوبولد، ب. إي.، مونتال، م.، أونوشيك، ج. ن. (سبتمبر 1992). "قنوات طي البروتين: منهج حركي لعلاقة التسلسل بالبنية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 89 (18): 8721-8725 . Bibcode : 1992PNAS...89.8721L . doi : 10.1073/pnas.89.18.8721 . PMC 49992. PMID 1528885 .  
  55. ↑ ديل كيه إيه، تشان إتش إس (يناير 1997). " من ليفينثال إلى المسارات إلى الأقماع". بيولوجيا التركيب الطبيعي . 4 (1): 10-9 . doi : 10.1038/nsb0197-10 . PMID 8989315. S2CID 11557990 .  
  56. ↑ وايت إس إتش، جاكوبس آر إي (أبريل 1990). "التوزيع الإحصائي لبقايا الأحماض الأمينية الكارهة للماء على طول سلاسل البروتين. الآثار المترتبة على طي البروتين وتطوره" . مجلة الفيزياء الحيوية . 57 (4): 911-21 . Bibcode : 1990BpJ....57..911W . doi : 10.1016/S0006-3495(90)82611-4 . PMC 1280792. PMID 2188687 .  
  57. ↑ جورج، ر. أ.، وهيرينغا، ج. (فبراير 2002). "SnapDRAGON: طريقة لتحديد النطاقات البنيوية للبروتين من بيانات التسلسل". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 316 (3): 839-851 . CiteSeerX 10.1.1.329.2921 . doi : 10.1006/jmbi.2001.5387 . PMID 11866536 .  
  58. ↑ جورج، ر. أ.، لين، ك.، هيرينغا، ج. (يوليو 2005). "سكوبي دومين: التنبؤ بالمجالات الكروية في تسلسل البروتين" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 33 (عدد خادم الويب): W160-3. doi : 10.1093/nar/gki381 . PMC 1160142. PMID 15980446 .  
  59. ↑ ديسمادريل م، يون ج م (يوليو 1981). "وجود وسائط في إعادة طي الليزوزيم T4 عند درجة حموضة 7.4". مجلة الاتصالات البحثية في الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية . 101 (2): 563-569 . doi : 10.1016/0006-291X(81)91296-1 . PMID 7306096 . 
  60. ↑ تيل جيه إم، بنجامين دي سي (يوليو 1977). "الأجسام المضادة كأداة مناعية لدراسة إعادة طي ألبومين مصل البقر. إعادة الطي داخل كل نطاق" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 252 (13): 4521-4526 . doi : 10.1016/S0021-9258(17)40192-X . PMID 873903 . 
  61. ↑ كريتون، تي إي (1983). البروتينات: التراكيب والخصائص الجزيئية . فريمان، نيويورك. الطبعة الثانية.
  62. 1 2 سودهاميني ر، بلونديل تي إل (مارس 1995). "طريقة آلية تتضمن تحليل التجميع للبنى الثانوية لتحديد النطاقات في البروتينات" . علم البروتين . 4 (3): 506-20 . doi : 10.1002/pro.5560040317 . PMC 2143076. PMID 7795532 .  
  63. ↑ سوينديلز ، إم بي (يناير 1995). "إجراء للكشف عن النطاقات البنيوية في البروتينات" . علم البروتين . 4 (1): 103-112 . doi : 10.1002/pro.5560040113 . PMC 2142966. PMID 7773168 .  
  64. ↑ جانين ج، ووداك إس جيه (1983). "المجالات البنيوية في البروتينات ودورها في ديناميكيات وظيفة البروتين" . التقدم في الفيزياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية . 42 (1): 21-78 . doi : 10.1016/0079-6107(83)90003-2 . PMID 6353481 . 
  65. ↑ تساي سي جيه، نوسينوف آر (يناير 1997). "وحدات الطي الكارهة للماء المشتقة من هياكل المونومر غير المتشابهة وتفاعلاتها" . علم البروتين . 6 (1): 24-42 . doi : 10.1002/pro.5560060104 . PMC 2143523. PMID 9007974 .  
  66. 1 2 كريبن، جي إم (ديسمبر 1978). "التنظيم البنيوي الشجري للبروتينات". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 126 (3): 315-332 . doi : 10.1016/0022-2836(78)90043-8 . PMID 745231 . 
  67. ↑ روسمان إم جي، موراس دي، أولسن كيه دبليو (يوليو 1974). "التطور الكيميائي والبيولوجي لبروتين ربط النيوكليوتيدات". مجلة نيتشر . 250 (463): 194-199 . Bibcode : 1974Natur.250..194R . doi : 10.1038/250194a0 . PMID 4368490. S2CID 4273028 .  
  68. ↑ روز، جي دي (نوفمبر 1979). "التنظيم الهرمي للمجالات في البروتينات الكروية". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 134 (3): 447-470 . doi : 10.1016/0022-2836(79)90363-2 . PMID 537072 . 
  69. 1 2 جو ن، تاكيتومي هـ (فبراير 1978). "الأدوار النسبية للتفاعلات قصيرة المدى وطويلة المدى في طي البروتين" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 75 (2): 559-63 . Bibcode : 1978PNAS...75..559G . doi : 10.1073/pnas.75.2.559 . PMC 411294. PMID 273218 .  
  70. 1 2 هولم إل، ساندر سي (يناير 1997). "تصنيف دالي/إف إس إس بي للطيات البروتينية ثلاثية الأبعاد" . أبحاث الأحماض النووية . 25 (1): 231-234 . doi : 10.1093/nar/25.1.231 . PMC 146389. PMID 9016542 .  
  71. 1 2 صديقي، أ. س.، وبارتون، ج. ج. (مايو 1995). "المجالات المتصلة وغير المتصلة: خوارزمية للتوليد التلقائي لتعريفات موثوقة لمجالات البروتين" . علم البروتين . 4 (5): 872-884 . doi : 10.1002/pro.5560040507 . PMC 2143117. PMID 7663343 .  
  72. ↑ زيفوس، م. هـ. (يونيو 1997). "تحديد النطاقات والوحدات المدمجة والمستقرة كارهة للماء والتي تحتوي على سلاسل ببتيدية متعددة" . علم البروتين . 6 (6): 1210-1219 . doi : 10.1002/pro.5560060609 . PMC 2143719. PMID 9194181 .  
  73. ↑ تايلور، دبليو آر (مارس 1999). "تحديد النطاقات البنيوية للبروتين" . هندسة البروتين . 12 (3): 203-216 . doi : 10.1093/protein/12.3.203 . PMID 10235621 . 
  74. ↑ ووداك إس جيه، جانين جيه (نوفمبر 1981). "موقع المجالات البنيوية في البروتين". الكيمياء الحيوية . 20 (23): 6544-52 . doi : 10.1021/bi00526a005 . PMID 7306523 . 
  75. ↑ راشين، 1985
  76. ↑ زيفوس إم إتش، روز جي دي (سبتمبر 1986). "الوحدات المدمجة في البروتينات". الكيمياء الحيوية . 25 (19): 5759-65 . doi : 10.1021/bi00367a062 . PMID 3778881 . 
  77. ↑ باندورانجان إيه بي، توبف إم (سبتمبر 2012). "RIBFIND: خادم ويب لتحديد الأجسام الصلبة في هياكل البروتين وللمساعدة في ملاءمتها المرنة في خرائط المجهر الإلكتروني فائق البرودة" (ملف PDF) . المعلوماتية الحيوية . 28 (18): 2391-2393 . doi : 10.1093/bioinformatics/bts446 . PMID 22796953 . 
  78. ↑ باندورانجان إيه بي، توبف إم (فبراير 2012). "إيجاد الأجسام الصلبة في هياكل البروتين: تطبيق على التوافق المرن في خرائط المجهر الإلكتروني فائق البرودة". مجلة البيولوجيا الهيكلية . 177 (2): 520-31 . doi : 10.1016/j.jsb.2011.10.011 . PMID 22079400 . 
  79. 1 2 بوتستيو ر، بونتجيا ف، ميشيلتي س (يونيو 2009). "وصف تقريبي للديناميكيات الداخلية للبروتين: استراتيجية مثلى لتحليل البروتينات إلى وحدات فرعية صلبة" . مجلة الفيزياء الحيوية . 96 (12): 4993-5002 . Bibcode : 2009BpJ....96.4993P . doi : 10.1016/j.bpj.2009.03.051 . PMC 2712024. PMID 19527659 .  
  80. 1 2 أليكسييف ت، بوتيستيو ر، بونتجيا ف، كوزيني س، ميشيلتي س (أكتوبر 2009). "PiSQRD: خادم ويب لتحليل البروتينات إلى نطاقات ديناميكية شبه صلبة" . المعلوماتية الحيوية . 25 (20): 2743-2744 . doi : 10.1093/bioinformatics/btp512 . PMID 19696046. S2CID 28106759 .  
  81. ↑ ميشيلتي، سي.، كارلوني، بي. وماريتان، أ. وصف دقيق وفعال لديناميكيات اهتزاز البروتين: مقارنة بين ديناميكيات الجزيئات والنماذج الغاوسية، البروتينات، 55، 635، 2004.
  82. ↑ باركلي، أ. ن. (أغسطس 2003). "بروتينات غشائية ذات نطاقات شبيهة بالغلوبولين المناعي - عائلة فائقة رئيسية من جزيئات التفاعل". ندوات في علم المناعة . 15 (4): 215-223 . doi : 10.1016/S1044-5323(03)00047-2 . PMID 14690046 . 
  83. ↑ باتمان أ، كوجيل ب، فين ر.د. (أكتوبر 2010). "DUFs: عائلات تبحث عن وظيفة" . أكتا كريستالوغرافيكا. القسم F، اتصالات البيولوجيا التركيبية والتبلور . 66 (الجزء 10): 1148-1152 . Bibcode : 2010AcCrF..66.1148B . doi : 10.1107/S1744309110001685 . PMC 2954198. PMID 20944204 .  
  84. ↑ الجبالي، س.، ميستري، ج.، باتمان، أ.، إيدي، س. ر.، لوتشياني، أ.، بوتر، س. س.، وآخرون . (يناير 2019). "قاعدة بيانات عائلات بروتينات Pfam في عام 2019" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 47 (D1): D427– D432 . doi : 10.1093/nar/gky995 . PMC 6324024. PMID 30357350 .   

أوراق بحثية رئيسية

قواعد بيانات المجال الهيكلي

قواعد بيانات نطاق التسلسل

قواعد بيانات المجال الوظيفي

  • dcGO قاعدة بيانات شاملة للأنطولوجيات التي تركز على المجال فيما يتعلق بالوظائف والأنماط الظاهرية والأمراض.