طي البروتين

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 11 صور
الموسوعة الحرة
البروتين قبل وبعد الطي
نتائج طي البروتين

طي البروتين هو العملية الفيزيائية التي يتحول من خلالها البروتين ، بعد تصنيعه بواسطة الريبوسوم كسلسلة خطية من الأحماض الأمينية ، من بنية عشوائية غير مستقرة إلى بنية ثلاثية الأبعاد أكثر انتظامًا . تسمح هذه البنية للبروتين بأن يصبح وظيفيًا أو نشطًا بيولوجيًا. [ 1 ]

تبدأ عملية طي العديد من البروتينات حتى أثناء ترجمة سلسلة الببتيد. تتفاعل الأحماض الأمينية مع بعضها البعض لتكوين بنية ثلاثية الأبعاد محددة جيدًا، تُعرف بالحالة الأصلية للبروتين . وتُحدد هذه البنية من خلال تسلسل الأحماض الأمينية أو البنية الأولية . [ 2 ]

يُعدّ التركيب ثلاثي الأبعاد الصحيح ضروريًا لأداء الوظيفة، على الرغم من أن بعض أجزاء البروتينات الوظيفية قد تبقى غير مطوية ، [ 3 ] مما يدل على أهمية ديناميكية البروتين . يؤدي عدم طي البروتين إلى تركيبه الطبيعي عمومًا إلى إنتاج بروتينات غير نشطة، ولكن في بعض الحالات، قد تُصبح البروتينات المطوية بشكل خاطئ ذات وظائف مُعدّلة أو سامة. يُعتقد أن العديد من الأمراض التنكسية العصبية وغيرها من الأمراض تنجم عن تراكم ألياف الأميلويد التي تُشكّلها البروتينات المطوية بشكل خاطئ، وتُعرف الأنواع المُعدية منها باسم البريونات . [ 4 ] كما أن العديد من أنواع الحساسية ناتجة عن الطي غير الصحيح لبعض البروتينات لأن الجهاز المناعي لا يُنتج الأجسام المضادة لبعض تراكيب البروتينات. [ 5 ]

يُعدّ تمسخ البروتينات عملية انتقال من حالة مطوية إلى حالة غير مطوية . ويحدث هذا في الطهي ، والحروق ، واعتلالات البروتين ، وغيرها من الحالات. وقد تُشكّل البنية المتبقية، إن وُجدت، في الحالة التي يُفترض أنها غير مطوية، موقعًا لبدء عملية الطي، وتُوجّه تفاعلات الطي اللاحقة. [ 6 ]

تختلف مدة عملية طي البروتين اختلافًا كبيرًا باختلاف البروتين المدروس. فعند دراستها خارج الخلية ، تستغرق أبطأ البروتينات طيًا دقائق أو ساعات عديدة، ويعود ذلك أساسًا إلى عملية تحويل البرولين ، ويجب أن تمر بعدد من المراحل الوسيطة، مثل نقاط التفتيش، قبل اكتمال العملية. [ 7 ] من ناحية أخرى، عادةً ما تُطوى البروتينات الصغيرة جدًا أحادية النطاق ، التي يصل طولها إلى مئة حمض أميني، في خطوة واحدة. [ 8 ] وتُعدّ الميلي ثانية هي المدة الزمنية المعتادة، وتكتمل أسرع تفاعلات طي البروتين المعروفة في غضون بضع ميكروثانية. [ 9 ] ويعتمد المقياس الزمني لطي البروتين على حجمه، وترتيب التلامس ، وبنية الدائرة . [ 10 ]

لقد كان فهم ومحاكاة عملية طي البروتين تحديًا مهمًا لعلم الأحياء الحاسوبي منذ أواخر الستينيات.

عملية طي البروتين

البنية الأساسية

تُحدد البنية الأولية للبروتين، أي تسلسل الأحماض الأمينية الخطي، شكله الأصلي. [ 11 ] وتُعدّ بقايا الأحماض الأمينية المحددة وموقعها في سلسلة الببتيد من العوامل الحاسمة في تحديد أجزاء البروتين التي تتداخل معًا لتُشكّل بنيته ثلاثية الأبعاد. ولا يُعدّ تركيب الأحماض الأمينية بنفس أهمية تسلسلها. [ 12 ] ومع ذلك، تبقى الحقيقة الأساسية لعملية الطي هي أن تسلسل الأحماض الأمينية لكل بروتين يحتوي على المعلومات التي تُحدد كلاً من البنية الأصلية والمسار المؤدي إلى الوصول إلى تلك الحالة. وهذا لا يعني بالضرورة أن تسلسلات الأحماض الأمينية المتطابقة تقريبًا تطوى دائمًا بطريقة متشابهة. [ 13 ] وتختلف الأشكال أيضًا بناءً على العوامل البيئية؛ إذ تطوى البروتينات المتشابهة بشكل مختلف بناءً على مكان وجودها.

البنية الثانوية

تكوين حلزون ألفا
صفيحة بيتا مطوية مضادة للتوازي تُظهر روابط هيدروجينية داخل هيكلها الأساسي

يُعدّ تكوين البنية الثانوية الخطوة الأولى في عملية طي البروتين للوصول إلى بنيته الأصلية. ومن خصائص البنية الثانوية وجود حلزونات ألفا وصفائح بيتا التي تنطوي بسرعة بفضل استقرارها الناتج عن الروابط الهيدروجينية داخل الجزيء ، كما وصفها لينوس باولينغ لأول مرة . ويُسهم تكوين هذه الروابط الهيدروجينية داخل الجزيء إسهامًا هامًا آخر في استقرار البروتين. [ 14 ] تتكون حلزونات ألفا من خلال الروابط الهيدروجينية في السلسلة الرئيسية لتشكيل شكل حلزوني (انظر الشكل على اليمين). [ 12 ] أما صفيحة بيتا المطوية فهي بنية تتكون من انحناء السلسلة الرئيسية على نفسها لتكوين الروابط الهيدروجينية (كما هو موضح في الشكل على اليسار). وتكون هذه الروابط الهيدروجينية بين هيدروجين الأميد وأكسجين الكربونيل في الرابطة الببتيدية . توجد صفائح مطوية من نوع بيتا متوازية وصفائح مطوية من نوع بيتا متوازية، حيث تكون روابط الهيدروجين أقوى في الصفائح المطوية المتوازية لأنها تشكل روابط هيدروجينية بزاوية 180 درجة مثالية مقارنة بروابط الهيدروجين المائلة التي تشكلها الصفائح المتوازية. [ 12 ]

البنية الثالثية

تُعتبر اللوالب ألفا والصفائح بيتا عادةً ذات طبيعة مزدوجة، أي أنها تحتوي على جزء محب للماء وآخر كاره للماء. تُساعد هذه الخاصية في تكوين البنية الثالثية للبروتين، حيث يحدث الطي بحيث تواجه الجوانب المحبة للماء البيئة المائية المحيطة بالبروتين، بينما تواجه الجوانب الكارهة للماء النواة الكارهة للماء للبروتين. [ 15 ] تُفسح البنية الثانوية المجال تدريجيًا لتكوين البنية الثالثية. بمجرد تكوين البنية الثالثية للبروتين واستقرارها بفعل التفاعلات الكارهة للماء، قد تتشكل أيضًا روابط تساهمية على شكل جسور ثنائية الكبريتيد بين بقايا السيستين . تتخذ هذه الروابط غير التساهمية والتساهمية ترتيبًا طوبولوجيًا محددًا في البنية الأصلية للبروتين. تتكون البنية الثالثية للبروتين من سلسلة ببتيدية واحدة؛ ومع ذلك، تُؤدي التفاعلات الإضافية بين سلاسل الببتيد المطوية إلى تكوين البنية الرباعية. [ 16 ]

بنية العصر الرباعي

قد تفسح البنية الثالثية المجال لتكوين البنية الرباعية في بعض البروتينات، والتي عادةً ما تتضمن "تجميع" أو "تجميع مشترك" للوحدات الفرعية التي سبق طيها؛ بعبارة أخرى، يمكن أن تتفاعل سلاسل عديد الببتيد المتعددة لتكوين بروتين رباعي وظيفي بالكامل. [ 12 ]

القوى الدافعة لطي البروتين

ملخص لجميع أشكال بنية البروتين

الطي عملية تلقائية تُوجَّه بشكل أساسي بالتفاعلات الكارهة للماء، وتكوين الروابط الهيدروجينية داخل الجزيء ، وقوى فان دير فالس ، وتُعاكسها إنتروبيا التشكيل . [ 17 ] يعتمد النطاق الزمني لطي البروتين المعزول على حجمه، وترتيب التلامس ، وبنية الدائرة . داخل الخلايا، غالبًا ما تبدأ عملية الطي بالتزامن مع الترجمة ، بحيث يبدأ الطرف الأميني للبروتين بالطي بينما لا يزال الجزء الكربوكسيلي منه قيد التخليق بواسطة الريبوسوم ؛ ومع ذلك، قد يطوى جزيء البروتين تلقائيًا أثناء أو بعد التخليق الحيوي . [ 18 ] في حين يمكن اعتبار هذه الجزيئات الكبيرة " تطوي نفسها بنفسها "، فإن العملية تعتمد أيضًا على المذيب ( الماء أو الطبقة الدهنية الثنائية )، [ 19 ] وتركيز الأملاح ، ودرجة الحموضة ، ودرجة الحرارة ، والوجود المحتمل للعوامل المساعدة والبروتينات المرافقة الجزيئية .

تُقيَّد قدرة البروتينات على الطي بزوايا الانحناء أو التكوينات الممكنة. تُوصَف زوايا طي البروتين المسموح بها هذه بمخطط ثنائي الأبعاد يُعرف بمخطط راماشاندران ، ويُمثَّل بزوايا بسي وفاي للدوران المسموح به. [ 20 ]

تأثير كاره للماء

الانهيار الكاره للماء . في الطية المضغوطة (إلى اليمين)، تنهار الأحماض الأمينية الكارهة للماء (الموضحة على شكل كرات سوداء) نحو المركز لتصبح محمية من البيئة المائية.

يجب أن يكون طي البروتين مُفضلاً من الناحية الديناميكية الحرارية داخل الخلية حتى يكون تفاعلاً تلقائياً. وبما أن طي البروتين تفاعل تلقائي، فلا بد أن تكون قيمة طاقة غيبس الحرة سالبة . ترتبط طاقة غيبس الحرة في طي البروتين ارتباطاً مباشراً بالمحتوى الحراري والإنتروبيا . [ 12 ] ولكي تظهر قيمة سالبة لـ ΔG ويصبح طي البروتين مُفضلاً من الناحية الديناميكية الحرارية، يجب أن يكون المحتوى الحراري أو الإنتروبيا أو كلاهما مُفضلاً.

تنخفض الإنتروبيا عندما تصبح جزيئات الماء أكثر انتظامًا بالقرب من المذاب الكاره للماء.

يُعدّ تقليل عدد السلاسل الجانبية الكارهة للماء المعرضة للماء قوة دافعة مهمة وراء عملية طي البروتين. [ 21 ] التأثير الكاره للماء هو ظاهرة تنهار فيها السلاسل الكارهة للماء في البروتين داخل لبّه (بعيدًا عن البيئة المحبة للماء). [ 12 ] في البيئة المائية، تميل جزيئات الماء إلى التجمع حول المناطق الكارهة للماء أو السلاسل الجانبية للبروتين، مُشكّلةً أغلفة مائية من جزيئات الماء المُرتبة. [ 22 ] يُؤدي ترتيب جزيئات الماء حول منطقة كارهة للماء إلى زيادة الترتيب في النظام، وبالتالي يُساهم في تغيير سلبي في الإنتروبيا (انخفاض الإنتروبيا في النظام). تُثبّت جزيئات الماء في هذه الأغلفة المائية، مما يُحفّز الانهيار الكاره للماء ، أو الطي الداخلي للمجموعات الكارهة للماء. يُعيد الانهيار الكاره للماء الإنتروبيا إلى النظام من خلال كسر الأغلفة المائية، مما يُحرر جزيئات الماء المُرتبة. [ 12 ] تُسهم المجموعات الكارهة للماء المتعددة المتفاعلة داخل لب البروتين الكروي المطوي إسهامًا كبيرًا في استقرار البروتين بعد طيه، وذلك بسبب تراكم قوى فان دير فالس بشكل هائل (وتحديدًا قوى تشتت لندن ). [ 12 ] لا يظهر التأثير الكاره للماء كقوة دافعة في الديناميكا الحرارية إلا في وجود وسط مائي يحتوي على جزيء أمفيباتي ذي منطقة كارهة للماء واسعة. [ 23 ] تعتمد قوة الروابط الهيدروجينية على بيئتها؛ لذا، تُسهم الروابط الهيدروجينية المُحاطة بلب كاره للماء في استقرار الحالة الأصلية أكثر من الروابط الهيدروجينية المُعرَّضة للبيئة المائية. [ 24 ]

في البروتينات ذات الطيات الكروية، تميل الأحماض الأمينية الكارهة للماء إلى التداخل على طول التسلسل الأولي، بدلاً من التوزيع العشوائي أو التجمع معًا. [ 25 ] [ 26 ] ومع ذلك، فإن البروتينات التي نشأت حديثًا من الصفر ، والتي تميل إلى أن تكون غير منتظمة بنيويًا ، [ 27 ] [ 28 ] تُظهر نمطًا معاكسًا لتجمع الأحماض الأمينية الكارهة للماء على طول التسلسل الأولي. [ 29 ]

المرافقون

مثال على بروتين صغير للصدمة الحرارية في حقيقيات النوى

الشابرونات الجزيئية هي فئة من البروتينات التي تساعد في الطي الصحيح للبروتينات الأخرى داخل الخلايا الحية . توجد الشابرونات في جميع حجيرات الخلية وتتفاعل مع سلسلة الببتيد للسماح بتكوين البنية ثلاثية الأبعاد الأصلية للبروتين؛ ومع ذلك، فإن الشابرونات نفسها لا تُعدّ جزءًا من البنية النهائية للبروتين الذي تساعد في تكوينه. [ 30 ] قد تساعد الشابرونات في عملية الطي حتى أثناء تصنيع الببتيد الوليد بواسطة الريبوسوم. [ 31 ] تعمل الشابرونات الجزيئية عن طريق الارتباط لتثبيت بنية البروتين غير المستقرة في مسار طيه، لكنها لا تحتوي على المعلومات اللازمة لمعرفة البنية الأصلية الصحيحة للبروتين الذي تساعد في تكوينه؛ بل تعمل الشابرونات عن طريق منع تكوينات الطي غير الصحيحة. [ 31 ] وبهذه الطريقة، لا تزيد الشابرونات فعليًا من معدل الخطوات الفردية المشاركة في مسار الطي نحو البنية الأصلية. بدلاً من ذلك، تعمل هذه البروتينات على تقليل التجمعات غير المرغوب فيها لسلسلة الببتيد، والتي قد تُبطئ البحث عن الوسيط المناسب، كما أنها توفر مسارًا أكثر كفاءة لسلسلة الببتيد لاتخاذ التكوينات الصحيحة. [ 30 ] يجب عدم الخلط بين البروتينات المرافقة وبروتينات محفزات الطي ، التي تحفز التفاعلات الكيميائية المسؤولة عن الخطوات البطيئة في مسارات الطي. من أمثلة محفزات الطي إنزيمات إيزوميراز ثنائي كبريتيد البروتين وإنزيمات إيزوميراز ببتيديل-بروليل ، والتي قد تُشارك في تكوين روابط ثنائي الكبريتيد أو التحويل المتبادل بين المتصاوغات الفراغية سيس وترانس لمجموعة الببتيد. [ 31 ] وقد ثبت أن البروتينات المرافقة بالغة الأهمية في عملية طي البروتين داخل الجسم الحي، لأنها تُزود البروتين بالمساعدة اللازمة لاتخاذ محاذاة وتكوينات صحيحة بكفاءة كافية ليصبح ذا أهمية بيولوجية. [ 32 ] هذا يعني أن سلسلة الببتيد يمكن نظريًا أن تنطوي إلى بنيتها الأصلية دون مساعدة البروتينات المرافقة، كما أظهرت تجارب طي البروتين التي أُجريت في المختبر ؛ [ 32 ] ومع ذلك، فقد ثبت أن هذه العملية غير فعالة أو بطيئة للغاية بحيث لا يمكن أن تحدث في الأنظمة البيولوجية؛ لذلك، فإن البروتينات المرافقة ضرورية لطي البروتين في الكائنات الحية. إلى جانب دورها في المساعدة على تكوين البنية الأصلية، تبين أن البروتينات المرافقة تشارك في أدوار مختلفة مثل نقل البروتين، وتحلله، وحتى السماح للبروتينات المتغيرة بالعودة إلى طبيعتها.تتاح الفرصة للبروتينات المعرضة لعوامل خارجية معينة لإعادة طيها إلى بنيتها الأصلية الصحيحة. [ 33 ]

يفتقر البروتين المتفكك تمامًا إلى كلٍ من البنية الثالثية والثانوية، ويتواجد على شكل ما يُعرف باللفائف العشوائية . في ظل ظروف معينة، يمكن لبعض البروتينات أن تعيد طي نفسها؛ ومع ذلك، في كثير من الحالات، يكون التفكك غير قابل للعكس. [ 34 ] تحمي الخلايا أحيانًا بروتيناتها من تأثير الحرارة المُسبب للتفكك باستخدام إنزيمات تُعرف ببروتينات الصدمة الحرارية (نوع من البروتينات المرافقة)، والتي تُساعد البروتينات الأخرى في عملية الطي وفي الحفاظ على طيها. وُجدت بروتينات الصدمة الحرارية في جميع الأنواع التي دُرست، من البكتيريا إلى البشر، مما يُشير إلى أنها تطورت في وقت مبكر جدًا ولها وظيفة مهمة. لا تطوى بعض البروتينات أبدًا في الخلايا إلا بمساعدة البروتينات المرافقة التي إما تعزل البروتينات الفردية بحيث لا يتعطل طيها بسبب التفاعلات مع البروتينات الأخرى، أو تُساعد في فك طي البروتينات المطوية بشكل خاطئ، مما يسمح لها بإعادة الطي إلى بنيتها الأصلية الصحيحة. [ 35 ] هذه الوظيفة ضرورية لمنع خطر الترسيب في تجمعات غير متبلورة غير قابلة للذوبان . تشمل العوامل الخارجية المؤثرة في تمسخ البروتين أو اضطراب حالته الطبيعية: درجة الحرارة، والمجالات الخارجية (الكهربائية والمغناطيسية)، [ 36 ] والازدحام الجزيئي، [ 37 ] وحتى محدودية المساحة (أي الحصر)، والتي قد يكون لها تأثير كبير على طي البروتينات. [ 38 ] كما يمكن أن تساهم التركيزات العالية للمواد المذابة ، ودرجات الحموضة القصوى ، والقوى الميكانيكية، ووجود المواد الكيميائية المسببة للتمسخ في تمسخ البروتين. تُصنف هذه العوامل مجتمعةً تحت مسمى الإجهادات. وقد تبين أن البروتينات المرافقة تتواجد بتركيزات متزايدة خلال فترات الإجهاد الخلوي، وتساعد في الطي السليم للبروتينات الناشئة، وكذلك البروتينات المتمسخة أو المطوية بشكل خاطئ. [ 30 ]

في بعض الظروف، لا تتخذ البروتينات أشكالها الوظيفية الحيوية. فدرجات الحرارة التي تتجاوز أو تقل عن النطاق الذي تعيش فيه الخلايا عادةً، تؤدي إلى تفكك البروتينات غير المستقرة حراريًا أو تمسخها (وهذا هو سبب تحول بياض البيض إلى اللون المعتم عند الغليان). ومع ذلك، فإن استقرار البروتينات الحراري ليس ثابتًا؛ فعلى سبيل المثال، وُجدت عتائق محبة للحرارة الشديدة  تنمو في درجات حرارة تصل إلى 122 درجة مئوية، [ 39 ] مما يتطلب بالطبع أن تكون جميع بروتيناتها الحيوية وتجمعاتها البروتينية مستقرة عند هذه الدرجة أو أعلى منها.

تُعدّ بكتيريا الإشريكية القولونية (E. coli) مضيفًا لفيروس العاثية T4 ، ويبدو أن البروتين gp31 المُشفّر بواسطة العاثية ( P17313 ) مُتماثل بنيويًا ووظيفيًا مع بروتين GroES المرافق في الإشريكية القولونية، وقادر على أن يحل محله في تجميع جزيئات فيروس العاثية T4 أثناء العدوى. [ 40 ] ومثل GroES، يُشكّل gp31 مُركّبًا مُستقرًا مع بروتين GroEL المرافق، وهو مُركّب ضروري للغاية لطيّ وتجميع بروتين gp23، وهو البروتين الرئيسي لغلاف فيروس العاثية T4، داخل الخلية الحية. [ 40 ]

تبديل الطي

تمتلك بعض البروتينات بنى أصلية متعددة، وتغير بنيتها بناءً على بعض العوامل الخارجية. على سبيل المثال، يغير بروتين KaiB بنيته على مدار اليوم ، ويعمل كساعة بيولوجية للبكتيريا الزرقاء. وتشير التقديرات إلى أن حوالي 0.5 إلى 4% من بروتينات بنك بيانات البروتين (PDB ) تغير بنيتها. [ 41 ]

البروتينات المطوية بشكل خاطئ

يُعتبر البروتين مُشوّهًا إذا لم يتمكن من الوصول إلى حالته الأصلية الطبيعية. قد يعود ذلك إلى طفرات في تسلسل الأحماض الأمينية أو إلى خلل في عملية الطي الطبيعية بفعل عوامل خارجية. [ 42 ] يحتوي البروتين المُشوّه عادةً على صفائح بيتا (β-sheets) مُنظمة في ترتيب فوق جزيئي يُعرف باسم بنية بيتا المتقاطعة. تتميز هذه التجمعات الغنية بصفائح بيتا بثباتها العالي، وانخفاض ذوبانها، ومقاومتها العامة للتحلل البروتيني. [ 43 ] يعود الثبات البنيوي لهذه التجمعات الليفية إلى التفاعلات المكثفة بين وحدات البروتين، والتي تتشكل من خلال روابط هيدروجينية في السلسلة الرئيسية بين خيوط بيتا. [ 43 ] قد يؤدي تشوّه البروتينات إلى مزيد من التشوّه وتراكم بروتينات أخرى في تجمعات أو قليلات الوحدات. يؤدي ارتفاع مستويات البروتينات المتجمعة في الخلية إلى تكوين تراكيب شبيهة بالأميلويد، والتي قد تُسبب اضطرابات تنكسية عصبية وموت الخلايا. [ 42 ] الأميلويدات عبارة عن تراكيب ليفية تحتوي على روابط هيدروجينية بين الجزيئات، وهي غير قابلة للذوبان بدرجة كبيرة وتتكون من تجمعات بروتينية مُحَوَّلة. [ 42 ] لذلك، قد لا يكون مسار البروتيازوم فعالاً بما يكفي لتحليل البروتينات المطوية بشكل خاطئ قبل تجمعها. يمكن للبروتينات المطوية بشكل خاطئ أن تتفاعل مع بعضها البعض وتُشكِّل تجمعات مُهيكلة وتكتسب سمية من خلال التفاعلات بين الجزيئات. [ 42 ]

ترتبط البروتينات المتجمعة بأمراض البريون ، مثل داء كروتزفيلد-جاكوب ، واعتلال الدماغ الإسفنجي البقري (جنون البقر)، وأمراض الأميلويد، مثل داء الزهايمر واعتلال عضلة القلب أو اعتلال الأعصاب المتعدد العائلي الناتج عن الأميلويد ، [ 44 ] بالإضافة إلى أمراض التجمع داخل الخلايا، مثل داء هنتنغتون وداء باركنسون . [ 4 ] [ 45 ] ترتبط هذه الأمراض التنكسية التي تظهر مع التقدم في العمر بتجمع البروتينات المطوية بشكل خاطئ في تجمعات غير قابلة للذوبان خارج الخلية، و/أو شوائب داخل الخلايا، بما في ذلك ألياف الأميلويد بيتا المتقاطعة . ولا يزال من غير الواضح تمامًا ما إذا كانت هذه التجمعات هي السبب، أم أنها مجرد انعكاس لفقدان التوازن البروتيني، أي التوازن بين التخليق والطي والتجمع ودوران البروتين. وافقت وكالة الأدوية الأوروبية مؤخرًا على استخدام تافاميديس أو فينداكيل (مثبت حركي لبروتين ترانستيريتين رباعي الوحدات) لعلاج أمراض ترانستيريتين النشوانية. يشير هذا إلى أن عملية تكوين ألياف النشوانية (وليس الألياف نفسها) هي التي تُسبب تدهور الأنسجة غير المنقسمة في أمراض النشوانية البشرية. [ 46 ] يؤدي سوء طي البروتين وتحلله المفرط، بدلًا من طيه ووظيفته، إلى عدد من اعتلالات البروتين ، مثل انتفاخ الرئة المرتبط بنقص التربسين ، والتليف الكيسي ، وأمراض التخزين الليزوزومي ، حيث يُعد فقدان الوظيفة أصل الاضطراب. في حين استُخدم العلاج باستبدال البروتين تاريخيًا لتصحيح هذه الاضطرابات الأخيرة، يتمثل أحد الأساليب الناشئة في استخدام المرافقات الدوائية لطي البروتينات المتحولة لجعلها وظيفية.

التقنيات التجريبية لدراسة طي البروتين

في حين أنه يمكن استخلاص استنتاجات حول طي البروتين من خلال دراسات الطفرات ، فإن التقنيات التجريبية لدراسة طي البروتين تعتمد عادةً على الانفتاح التدريجي أو طي البروتينات ومراقبة التغيرات التركيبية باستخدام التقنيات القياسية غير البلورية.

علم البلورات بالأشعة السينية

خطوات علم البلورات بالأشعة السينية

يُعدّ علم البلورات بالأشعة السينية من أكثر الطرق فعالية وأهمية لمحاولة فك شفرة البنية ثلاثية الأبعاد للبروتين المطوي. [ 47 ] ولإجراء هذا التحليل، يجب أن يكون البروتين قيد الدراسة موجودًا داخل شبكة بلورية. ولتحديد موقع البروتين داخل هذه الشبكة، يلزم توفر مذيب مناسب للتبلور، والحصول على بروتين نقيّ بتركيز فوق التشبع في المحلول، ثم ترسيب البلورات في المحلول. [ 48 ] بمجرد تبلور البروتين، يمكن تركيز حزم الأشعة السينية عبر الشبكة البلورية، مما يؤدي إلى حيودها أو توجيهها للخارج في اتجاهات مختلفة. وترتبط هذه الحزم الخارجة بالبنية ثلاثية الأبعاد المحددة للبروتين الموجود داخل الشبكة. تتفاعل الأشعة السينية تحديدًا مع السحب الإلكترونية المحيطة بالذرات الفردية داخل الشبكة البلورية للبروتين، مما ينتج عنه نمط حيود واضح. [ 15 ] لا يمكن قراءة هذا النمط إلا بربط سحب كثافة الإلكترون بسعة الأشعة السينية، مما يؤدي إلى افتراضات حول الأطوار أو زوايا الطور التي تُعقّد هذه الطريقة. [ 49 ] بدون العلاقة المُؤسسة من خلال أساس رياضي يُعرف بتحويل فورييه ، ستجعل " مشكلة الطور " التنبؤ بأنماط الحيود أمرًا بالغ الصعوبة. [ 15 ] تستخدم الطرق الناشئة، مثل الاستبدال المتماثل المتعدد، وجود أيون معدني ثقيل لحيود الأشعة السينية بطريقة أكثر قابلية للتنبؤ، مما يقلل عدد المتغيرات ويحل مشكلة الطور. [ 47 ]

مطيافية التألق

يُعدّ التحليل الطيفي الفلوري طريقةً بالغة الحساسية لدراسة حالة طي البروتينات. تمتلك ثلاثة أحماض أمينية، هي فينيل ألانين (Phe) وتيروسين (Tyr) وتريبتوفان (Trp)، خصائص فلورية ذاتية، ولكن يُستخدم التيروسين والتريبتوفان فقط في التجارب نظرًا لارتفاع مردودهما الكمي الذي يُعطي إشارات فلورية جيدة. يُثار كل من التريبتوفان والتيروسين بطول موجي 280  نانومتر، بينما يُثار التريبتوفان فقط بطول موجي 295  نانومتر. نظرًا لطبيعتهما العطرية، غالبًا ما توجد بقايا التريبتوفان والتيروسين مطمورة كليًا أو جزئيًا في النواة الكارهة للماء للبروتينات، أو عند السطح البيني بين نطاقين بروتينيين، أو عند السطح البيني بين الوحدات الفرعية للبروتينات قليلة الوحدات. في هذه البيئة غير القطبية، تتمتع هذه البقايا بمردود كمي عالٍ، وبالتالي شدة فلورية عالية. عند اختلال البنية الثالثية أو الرباعية للبروتين، تصبح هذه السلاسل الجانبية أكثر عرضةً للبيئة المحبة للماء في المذيب، مما يؤدي إلى انخفاض مردودها الكمي، وبالتالي انخفاض شدة التألق. بالنسبة لبقايا التربتوفان، يعتمد طول موجة انبعاث التألق الأقصى أيضًا على بيئتها.

يمكن استخدام مطيافية التألق لتوصيف عملية فك طي البروتينات عند حالة التوازن ، وذلك بقياس التغير في شدة انبعاث التألق أو في طول موجة الانبعاث القصوى كدالة لقيمة عامل التمسخ. [ 50 ] [ 51 ] قد يكون عامل التمسخ جزيئًا كيميائيًا (مثل اليوريا أو هيدروكلوريد الغوانيدينيوم)، أو درجة الحرارة، أو الرقم الهيدروجيني، أو الضغط، وما إلى ذلك. يعتمد التوازن بين حالات البروتين المختلفة، أي الحالة الأصلية، والحالات الوسيطة، والحالة غير المطوية، على قيمة عامل التمسخ؛ وبالتالي، تعتمد إشارة التألق الكلية لمزيجها المتوازن أيضًا على هذه القيمة. ومن ثم، نحصل على مخطط يربط إشارة البروتين الكلية بقيمة عامل التمسخ. قد يُمكّن مخطط فك الطي عند حالة التوازن من الكشف عن الحالات الوسيطة لفك الطي وتحديدها. [ 52 ] [ 53 ] طوّر هيوز بيدويل معادلات عامة للحصول على المعاملات الديناميكية الحرارية التي تُميّز توازنات فكّ طي البروتينات المتجانسة أو غير المتجانسة، وصولاً إلى ثلاثيات وربما رباعيات، من هذه البيانات. [ 50 ] يمكن دمج مطيافية التألق مع أجهزة الخلط السريع مثل التدفق المتوقف ، لقياس حركية طي البروتين، [ 54 ] وإنشاء مخطط شيفرون واستخلاص تحليل قيمة فاي .

الاستقطاب الدائري

يُعدّ الاستقطاب الدائري أحد أكثر الأدوات شيوعًا وأساسية لدراسة طي البروتينات. يقيس طيف الاستقطاب الدائري امتصاص الضوء المستقطب دائريًا . في البروتينات، تكون البنى مثل الحلزونات ألفا والصفائح بيتا كيرالية، وبالتالي تمتص هذا الضوء. يعمل امتصاص هذا الضوء كمؤشر على درجة طي مجموعة البروتينات. استُخدمت هذه التقنية لقياس تفكك البروتين عند التوازن عن طريق قياس التغير في هذا الامتصاص كدالة لتركيز المادة المُفسِّخة أو درجة الحرارة . يقيس انصهار المادة المُفسِّخة الطاقة الحرة للتفكك بالإضافة إلى قيمة m للبروتين، أو اعتماده على المادة المُفسِّخة. يقيس انصهار درجة الحرارة درجة حرارة التفكك (Tm) للبروتين. [ 50 ] كما هو الحال في مطيافية التألق، يمكن دمج مطيافية الاستقطاب الدائري مع أجهزة الخلط السريع مثل التدفق المتوقف لقياس حركية طي البروتين وإنشاء مخططات شيفرون .

الاستقطاب الدائري الاهتزازي للبروتينات

تُوفّر التطورات الحديثة في تقنيات ثنائية اللون الدائرية الاهتزازية (VCD) للبروتينات، والتي تعتمد حاليًا على أجهزة تحويل فورييه (FT)، وسائل فعّالة لتحديد بنية البروتينات في المحلول، حتى بالنسبة لجزيئات البروتين الكبيرة جدًا. ويمكن دمج دراسات VCD هذه مع بيانات حيود الأشعة السينية لبلورات البروتين، أو بيانات مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FT-IR) لمحاليل البروتين في الماء الثقيل (D₂O ) ، أو الحسابات الكمومية .

مطيافية الرنين المغناطيسي النووي للبروتين

يُتيح الرنين المغناطيسي النووي للبروتينات (NMR) جمع بيانات بنيوية عن طريق توليد مجال مغناطيسي عبر عينات من البروتين المركز. في تقنية NMR، تمتص بعض النوى ترددات راديوية محددة تبعًا للبيئة الكيميائية المحيطة. [ 55 ] [ 56 ] ونظرًا لأن التغيرات البنيوية في البروتينات تحدث على نطاق زمني يتراوح من نانوثانية إلى ميلي ثانية، فإن تقنية NMR مُجهزة بشكل خاص لدراسة البنى الوسيطة على نطاقات زمنية تتراوح من بيكوثانية إلى ثانية. [ 57 ] تشمل بعض التقنيات الرئيسية لدراسة بنية البروتينات والتغيرات البنيوية غير المطوية: COSY ، و TOCSY ،  وHSQC ، والاسترخاء الزمني (T1 وT2)، وتأثير NOE . [ 55 ] يُعد تأثير NOE مفيدًا بشكل خاص لأنه يسمح بملاحظة انتقال المغنطة بين ذرات الهيدروجين المتقاربة مكانيًا. [ 55 ] تتميز تجارب NMR المختلفة بدرجات متفاوتة من حساسية النطاق الزمني، مما يجعلها مناسبة لأنواع مختلفة من التغيرات البنيوية في البروتينات. يمكن لتقنية NOE رصد اهتزازات الروابط أو دوران السلاسل الجانبية، إلا أنها حساسة للغاية بحيث لا يمكنها رصد طي البروتين لأنها تحدث على نطاق زمني أوسع. [ 57 ]

يتوافق النطاق الزمني للتغيرات البنيوية للبروتين مع تجارب الرنين المغناطيسي النووي. بالنسبة لطي البروتين، تجمع تقنيتا تشتت الاسترخاء CPMG (CPMG RD) ونقل تشبع التبادل الكيميائي (CEST) البيانات في النطاق الزمني المناسب.

نظرًا لأن طي البروتين يستغرق حوالي 50 إلى 3000 ثانية⁻¹ ، فقد أصبح تشتت استرخاء CPMG ونقل تشبع التبادل الكيميائي من التقنيات الأساسية لتحليل طي البروتين باستخدام الرنين المغناطيسي النووي. [ 56 ] بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم كلتا التقنيتين للكشف عن الحالات الوسيطة المثارة في مسار طي البروتين. [ 58 ] ولتحقيق ذلك، يستفيد تشتت استرخاء CPMG من ظاهرة صدى الدوران . تُعرِّض هذه التقنية النوى المستهدفة لنبضة 90 درجة متبوعة بنبضة واحدة أو أكثر 180 درجة. [ 59 ] ومع إعادة تركيز النوى، يشير التوزيع الواسع إلى أن النوى المستهدفة في حالة إثارة وسيطة. ومن خلال النظر إلى مخططات تشتت الاسترخاء، تُجمع البيانات معلومات حول الديناميكا الحرارية والحركية بين الحالة المثارة والحالة الأرضية. [ 59 ] [ 58 ] يقيس نقل التشبع التغيرات في الإشارة من الحالة الأرضية عند اضطراب الحالات المثارة. تستخدم هذه التقنية إشعاعًا ضعيفًا بترددات الراديو لتشبيع الحالة المثارة لنواة معينة، مما ينقل هذا التشبيع إلى الحالة الأرضية. [ 56 ] ويتم تضخيم هذه الإشارة عن طريق تقليل مغنطة (وإشارة) الحالة الأرضية. [ 56 ] [ 58 ]

تتمثل أبرز عيوب تقنية الرنين المغناطيسي النووي في انخفاض دقتها مع البروتينات التي يزيد حجمها عن 25 كيلو دالتون، كما أنها لا توفر تفاصيل دقيقة كتلك التي توفرها تقنية علم البلورات بالأشعة السينية . [ 56 ] إضافةً إلى ذلك، يُعد تحليل البروتينات باستخدام الرنين المغناطيسي النووي عمليةً معقدة، وقد يُسفر عن عدة حلول من نفس طيف الرنين المغناطيسي النووي. [ 55 ]

في دراسة ركزت على طي بروتين SOD1 المرتبط بمرض التصلب الجانبي الضموري ، تم فحص الحالات الوسيطة المثارة باستخدام تقنيتي تشتت الاسترخاء ونقل التشبع. [ 60 ] وقد رُبط بروتين SOD1 سابقًا بالعديد من الطفرات المسببة للأمراض والتي يُفترض أنها تُساهم في تكتل البروتين، إلا أن الآلية ظلت مجهولة. وباستخدام تجارب تشتت الاسترخاء ونقل التشبع، تم الكشف عن العديد من الحالات الوسيطة المثارة التي تُسبب سوء طي في طفرات بروتين SOD1. [ 60 ]

قياس التداخل ثنائي الاستقطاب

يُعدّ قياس التداخل ثنائي الاستقطاب تقنيةً سطحيةً لقياس الخصائص البصرية للطبقات الجزيئية. عند استخدامه لتوصيف طي البروتين، يقيس هذا الأسلوب التكوينَ من خلال تحديد الحجم الكلي لطبقة أحادية من البروتين وكثافتها في الوقت الحقيقي بدقة دون أنغستروم [ 61 ] ، مع العلم أن القياس في الوقت الحقيقي لحركية طي البروتين يقتصر على العمليات التي تحدث بوتيرة أبطأ من 10  هرتز تقريبًا. وكما هو الحال في قياس الاستقطاب الدائري ، يمكن أن يكون المحفز للطي عاملًا مُفسِّخًا أو درجة حرارة .

دراسات الطي بدقة زمنية عالية

شهدت دراسة طي البروتينات تقدماً كبيراً في السنوات الأخيرة بفضل تطوير تقنيات سريعة ودقيقة زمنياً. يقوم الباحثون بتحفيز طي عينة من البروتين غير المطوي بسرعة فائقة، ثم يراقبون الديناميكيات الناتجة . تشمل التقنيات السريعة المستخدمة: الخلط فائق السرعة للمحاليل، والأساليب الكيميائية الضوئية، وقياس طيف قفزة درجة الحرارة بالليزر . ومن بين العلماء الذين ساهموا في تطوير هذه التقنيات: هاينريش رودر، وتيري أواس، وهاري غراي ، ومارتن غرويبل ، وبرايان داير، وويليام إيتون، وشينا رادفورد ، وكريس دوبسون ، وآلان فيرشت ، وبنغت نولتينغ ، ولارس كونرمان.

التحلل البروتيني

تُستخدم عملية التحلل البروتيني بشكل روتيني لفحص الجزء غير المطوي في ظل مجموعة واسعة من ظروف المحلول (مثل التحلل البروتيني المتوازي السريع (FASTpp) . [ 62 ] [ 63 ]

مطيافية القوة للجزيء الواحد

استُخدمت تقنيات الجزيء المفرد، مثل الملاقط الضوئية والمجهر الذري للقوة (AFM)، لفهم آليات طي البروتينات المعزولة، وكذلك البروتينات المرتبطة بالبروتينات المرافقة. [ 64 ] استُخدمت الملاقط الضوئية لشد جزيئات البروتين المفردة من طرفيها الكربوكسيلي والنيتروجيني، ثم فك طيها لدراسة عملية إعادة الطي اللاحقة. [ 65 ] تتيح هذه التقنية قياس معدلات الطي على مستوى الجزيء المفرد؛ فعلى سبيل المثال، طُبقت الملاقط الضوئية مؤخرًا لدراسة طي وفك طي البروتينات المشاركة في تخثر الدم. يُعد عامل فون ويلبراند (vWF) بروتينًا أساسيًا في عملية تكوين جلطة الدم. وقد اكتُشف - باستخدام قياس الملاقط الضوئية للجزيء المفرد - أن عامل فون ويلبراند المرتبط بالكالسيوم يعمل كمستشعر لقوة القص في الدم. تؤدي قوة القص إلى فك طي نطاق A2 من عامل فون ويلبراند، والذي يزداد معدل إعادة طيه بشكل كبير في وجود الكالسيوم. [ 66 ] كما ثبت أن نطاق src SH3 البسيط يصل إلى مسارات فك طي متعددة تحت تأثير القوة. [ 67 ]

لوحة البيوتين

يُمكّن التلوين بالبيوتين من التقاط صور خلوية خاصة بظروف معينة للبروتينات المطوية وغير المطوية. ويُظهر التلوين بالبيوتين ميلاً نحو البروتينات غير المنتظمة جوهرياً المتوقعة . [ 68 ]

دراسات حسابية لطي البروتين

تشمل الدراسات الحاسوبية لطي البروتين ثلاثة جوانب رئيسية تتعلق بتوقع استقرار البروتين، وحركيته، وبنيته. وقد لخصت مراجعة نُشرت عام 2013 الطرق الحاسوبية المتاحة لطي البروتين. [ 69 ]

مفارقة ليفينثال

في عام 1969، لاحظ سايروس ليفينثال أنه نظرًا للعدد الهائل من درجات الحرية في سلسلة عديد الببتيد غير المطوية، فإن الجزيء يمتلك عددًا فلكيًا من التكوينات الممكنة. وقد قُدِّر هذا العدد بـ 3300 أو 10143 في إحدى أوراقه البحثية. [ 70 ] تُعدّ مفارقة ليفينثال تجربة فكرية مبنية على ملاحظة أنه إذا طُوي بروتينٌ ما عن طريق أخذ عينات متسلسلة من جميع التكوينات الممكنة، فسيستغرق ذلك وقتًا فلكيًا، حتى لو تم أخذ العينات بمعدل سريع (على مقياس النانوثانية أو البيكوثانية ). [ 71 ] وبناءً على ملاحظة أن البروتينات تُطوى أسرع من ذلك بكثير، اقترح ليفينثال أن البحث العشوائي عن التكوينات لا يحدث، وبالتالي يجب أن يُطوى البروتين من خلال سلسلة من الحالات الوسيطة شبه المستقرة .

المشهد الطاقي لطي البروتين

قناة الطاقة التي من خلالها تتخذ سلسلة عديد الببتيد غير المطوية بنيتها الأصلية

يمكن تصور فضاء التكوين للبروتين أثناء عملية الطي على أنه سطح طاقة . ووفقًا لجوزيف برينجلسون وبيتر وولينز ، تتبع البروتينات مبدأ الحد الأدنى من الإحباط ، ما يعني أن البروتينات التي تطورت طبيعيًا قد حسّنت أسطح طاقة طيها، [ 72 ] وأن الطبيعة اختارت تسلسلات الأحماض الأمينية بحيث تكون حالة الطي للبروتين مستقرة بدرجة كافية. إضافةً إلى ذلك، كان لا بد أن تصبح عملية اكتساب حالة الطي سريعة بما يكفي. ورغم أن الطبيعة قد قللت من مستوى الإحباط في البروتينات، إلا أن بعضًا منه لا يزال موجودًا حتى الآن، كما يُلاحظ في وجود نقاط دنيا محلية في سطح طاقة البروتينات.

نتيجةً لهذه التسلسلات المختارة تطوريًا، يُعتقد عمومًا أن للبروتينات "أسطح طاقة مُوجَّهة" (مصطلح صاغه خوسيه أونوشيك ) [ 73 ] ، موجهة في معظمها نحو الحالة الأصلية. يسمح سطح " قمع الطي " هذا للبروتين بالانطواء إلى حالته الأصلية عبر عدد كبير من المسارات والوسائط، بدلًا من اقتصاره على آلية واحدة. تدعم هذه النظرية كلٌّ من المحاكاة الحاسوبية للبروتينات النموذجية والدراسات التجريبية [ 72 ] ، وقد استُخدمت لتحسين طرق التنبؤ ببنية البروتين وتصميمه [ 72 ] . يتوافق وصف طي البروتين بواسطة سطح طاقة حرة مستوية مع القانون الثاني للديناميكا الحرارية [ 74 ] . من الناحية الفيزيائية، قد يكون تصور أسطح الطاقة من حيث أسطح طاقة كامنة أو كلية مرئية ، تحتوي ببساطة على نقاط عظمى ونقاط سرجية ونقاط صغرى وأقماع، أشبه بالأسطح الجغرافية، مُضلِّلًا بعض الشيء. الوصف ذو الصلة هو في الواقع فضاء طور عالي الأبعاد قد تتخذ فيه المتشعبات مجموعة متنوعة من الأشكال الطوبولوجية الأكثر تعقيدًا. [ 75 ]

تبدأ سلسلة الببتيد غير المطوية من أعلى قمع الطاقة، حيث يمكنها اتخاذ أكبر عدد من الأشكال غير المطوية وتكون في أعلى حالة طاقة لها. تشير مناظر الطاقة هذه إلى وجود عدد كبير من الاحتمالات الأولية، ولكن حالة أصلية واحدة فقط ممكنة؛ ومع ذلك، فهي لا تكشف عن مسارات الطي العديدة الممكنة. قد تتمكن جزيئات مختلفة من نفس البروتين من اتباع مسارات طي مختلفة بشكل طفيف، باحثةً عن وسائط طاقة أقل مختلفة، طالما تم الوصول إلى نفس البنية الأصلية. [ 76 ] قد يكون للمسارات المختلفة ترددات استخدام مختلفة اعتمادًا على الملاءمة الديناميكية الحرارية لكل مسار. هذا يعني أنه إذا وُجد أن أحد المسارات أكثر ملاءمة ديناميكيًا حراريًا من مسار آخر، فمن المرجح أن يُستخدم بشكل متكرر في السعي وراء البنية الأصلية. [ 76 ] عندما يبدأ البروتين في الطي واتخاذ أشكاله المختلفة، فإنه يسعى دائمًا إلى بنية أكثر ملاءمة ديناميكيًا حراريًا من ذي قبل، وبالتالي يستمر عبر قمع الطاقة. يُعدّ تكوين البنى الثانوية مؤشراً قوياً على زيادة استقرار البروتين، ولا يوجد في الحالة الطبيعية للبروتين سوى تركيبة واحدة من البنى الثانوية التي يتخذها العمود الفقري للبروتين، والتي تتميز بأقل طاقة. [ 76 ] ومن بين أولى البنى التي تتشكل بمجرد بدء طي البروتين، حلزونات ألفا وانعطافات بيتا، حيث يمكن أن تتشكل حلزونات ألفا في غضون 100 نانوثانية فقط، بينما تتشكل انعطافات بيتا في غضون ميكروثانية واحدة. [ 30 ]

توجد نقطة سرجية في منحنى الطاقة حيث توجد الحالة الانتقالية لبروتين معين. [ 30 ] الحالة الانتقالية في مخطط الطاقة هي التكوين الذي يجب أن تتخذه كل جزيئة من هذا البروتين إذا أراد البروتين في النهاية اتخاذ بنيته الأصلية. لا يمكن لأي بروتين أن يتخذ البنية الأصلية دون المرور أولاً بالحالة الانتقالية. [ 30 ] يمكن الإشارة إلى الحالة الانتقالية على أنها شكل متغير أو شكل مبكر للحالة الأصلية بدلاً من كونها مجرد خطوة وسيطة أخرى. [ 77 ] تبين أن طي الحالة الانتقالية هو المحدد لمعدل التفاعل، وعلى الرغم من وجودها في حالة طاقة أعلى من الطي الأصلي، إلا أنها تشبه البنية الأصلية إلى حد كبير. داخل الحالة الانتقالية، توجد نواة يمكن للبروتين أن يطوى حولها، تتشكل من خلال عملية تسمى "تكثيف النواة" حيث تبدأ البنية في الانهيار على النواة. [ 77 ]

نمذجة طي البروتين

يستخدم برنامج Folding@home نماذج حالة ماركوف ، مثل النموذج الموضح هنا، لنمذجة الأشكال المحتملة ومسارات الطي التي يمكن أن يتخذها البروتين أثناء تكثفه من حالته الأولية الملفوفة عشوائيًا (يسارًا) إلى بنيته ثلاثية الأبعاد الأصلية (يمينًا).

يمكن استخدام تقنيات التنبؤ الحاسوبي ببنية البروتين من الصفر (de novo) أو من البداية (ab initio) لمحاكاة جوانب مختلفة من عملية طي البروتين. أُجريت أول محاكاة حاسوبية لطي البروتين عام 1975 بواسطة ليفيت ووارشيل (Nature 1975)، حيث أنتجت مسارات طي [ 78 ] تنهار إلى بنية قريبة من البنية المطوية، وقدمت بشكل أساسي "حلاً" لمفارقة ليفينثال. تضمنت المحاكاة أيضًا معالجة الأنماط الطبيعية التي استكشفت بعض الجوانب الديناميكية لعملية الطي.استُخدمت الديناميكا الجزيئية (MD) في محاكاة طي البروتين وديناميكياته في المحاكاة الحاسوبية [ 79 ] .أُجريت أولى محاكاة الطي في حالة التوازن باستخدام نموذج المذيب الضمني وأخذ العينات المظلي [ 80 ] .نظرًا للتكلفة الحسابية، تقتصر محاكاة طي البروتين باستخدام الديناميكا الجزيئية من البداية مع الماء الصريح على الببتيدات والبروتينات الصغيرة. [ 81 ] [ 82 ] لا تزال محاكاة الديناميكا الجزيئية للبروتينات الكبيرة مقتصرة على ديناميكيات البنية التجريبية أو عملية فك طيها عند درجات حرارة عالية. ويمكن الوصول إلى عمليات الطي طويلة الأمد (أكثر من 1 مللي ثانية تقريبًا)، مثل طي البروتينات الكبيرة (>150 حمض أميني)، باستخدام نماذج تقريبية . [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ]

تستهدف العديد من المشاريع الحسابية واسعة النطاق، مثل Rosetta@home ، [ 86 ] و Folding@home [ 87 ] و Foldit ، [ 88 ] طي البروتين.

أُجريت محاكاة طويلة المدى لمسارات متصلة على جهاز Anton ، وهو حاسوب فائق التوازي مصمم ومبني باستخدام دوائر متكاملة خاصة بالتطبيقات (ASICs) ووصلات بينية مخصصة من قِبل شركة DE Shaw Research . وكانت أطول نتيجة منشورة لمحاكاة أُجريت باستخدام Anton حتى عام 2011 هي محاكاة استغرقت 2.936 مللي ثانية لبروتين NTL9 عند درجة حرارة 355 كلفن. [ 89 ] وتستطيع هذه المحاكاة حاليًا فكّ وإعادة طي البروتينات الصغيرة (أقل من 150 حمضًا أمينيًا) في حالة توازن، والتنبؤ بكيفية تأثير الطفرات على حركية الطي واستقراره. [ 90 ]

في عام 2020، فاز فريق من الباحثين، باستخدام برنامج AlphaFold ، وهو برنامج ذكاء اصطناعي للتنبؤ ببنية البروتين طورته شركة DeepMind، بالمركز الأول في مسابقة CASP ، وهي مسابقة عريقة للتنبؤ ببنية البروتينات. [ 91 ] حقق الفريق مستوى دقة أعلى بكثير من أي فريق آخر. [ 92 ] وسجل الفريق نسبة تزيد عن 90% لحوالي ثلثي البروتينات في اختبار المسافة العالمية (GDT) الخاص بمسابقة CASP ، وهو اختبار يقيس درجة التشابه بين البنية المتوقعة بواسطة برنامج حاسوبي والبنية التجريبية المحددة في المختبر. وتُعتبر درجة 100 تطابقًا تامًا، ضمن حد المسافة المستخدم لحساب GDT. [ 93 ]

وُصفت نتائج تنبؤات بنية البروتين التي قدمها برنامج AlphaFold في مؤتمر CASP بأنها "ثورية" و"مذهلة". [ 94 ] [ 95 ] وأشار بعض الباحثين إلى أن دقة البرنامج ليست عالية بما يكفي لثلث تنبؤاته، وأنه لا يكشف الآلية الفيزيائية لطي البروتين، وهو ما لا يُعد حلاً نهائياً لمشكلة طي البروتين . [ 96 ] ومع ذلك، يُعتبر هذا البرنامج إنجازاً هاماً في علم الأحياء الحاسوبي [ 93 ] وتقدماً كبيراً نحو تحقيق تحدٍّ كبير في علم الأحياء استمر لعقود، ألا وهو التنبؤ ببنية البروتينات. [ 94 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ألبرتس ب ، جونسون أ، لويس ج، راف م، روبرتس ك، والترز ب (2002). "شكل وبنية البروتينات" . البيولوجيا الجزيئية للخلية؛ الطبعة الرابعة . نيويورك ولندن: جارلاند ساينس. ISBN 978-0-8153-3218-3.
  2. ↑ أنفينسن ، سي بي (يوليو 1972). "تكوين بنية البروتين واستقرارها" . المجلة البيوكيميائية . 128 (4): 737-49 . doi : 10.1042/bj1280737 . PMC 1173893. PMID 4565129 .  
  3. ↑ بيرغ جيه إم، تيموتشكو جيه إل، ستراير إل (2002). "3. بنية البروتين ووظيفته" . الكيمياء الحيوية . سان فرانسيسكو: دبليو إتش فريمان. ISBN 978-0-7167-4684-3.
  4. 1 2 سيلكو دي جيه (ديسمبر 2003). "طي البروتينات بطرق قاتلة". نيتشر . 426 (6968): 900-4 . Bibcode : 2003Natur.426..900S . doi : 10.1038/nature02264 . PMID 14685251. S2CID 6451881 .  
  5. ↑ ألبرتس ب، براي د، هوبكن ك، جونسون أ، لويس ج، راف م، روبرتس ك، والتر ب (2010). "بنية البروتين ووظيفته". علم الأحياء الخلوي الأساسي ( الطبعة الثالثة). نيويورك، نيويورك: جارلاند ساينس. ص 120-170 . ISBN   978-0-8153-4454-4.
  6. ^ ياجي أوتسومي إم، تشانداك إم إس، ياناكا إس، هيرانياكورن إم، ناكامورا تي، كاتو كيه، كوواجيما كي (نوفمبر 2020). "الهيكل المتبقي من اليوبيكويتين المكشوف كما تم الكشف عنه بواسطة الهيدروجين / تبادل الديوتيريوم 2D NMR" . مجلة البيوفيزيائية . 119 (10): 2029– 38. بيب كود : 2020BpJ...119.2029Y . دوى : 10.1016/j.bpj.2020.10.003 . بمك 7732725 . بميد 33142107 .  
  7. ↑ كيم، ب. س.، وبالدوين، ر. ل. (1990). "الوسائط في تفاعلات طي البروتينات الصغيرة". المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية . 59 : 631-660 . doi : 10.1146/annurev.bi.59.070190.003215 . PMID 2197986 . 
  8. ↑ جاكسون، إس. إي. (1998). "كيف تتشكل البروتينات الصغيرة أحادية النطاق؟". الطي والتصميم . 3 (4): R81-91. doi : 10.1016/S1359-0278(98)00033-9 . PMID 9710577 . 
  9. ↑ كوبيلكا ج، هوفريشتر ج، إيتون دبليو إيه (فبراير 2004). "الحد الأقصى لسرعة طي البروتين"" . Current Opinion in Structural Biology . 14 (1): 76–88 . doi : 10.1016/j.sbi.2004.01.013 . PMID 15102453 . 
  10. ↑ سكالفيني، باربرا؛ شيخ حسني، وحيد؛ مشاغي، علي رضا (2021). "المبادئ الطوبولوجية لطي البروتين" . الكيمياء الفيزيائية والكيمياء الفيزيائية . 23 (37): 21316-21328 . Bibcode : 2021PCCP...2321316S . doi : 10.1039/D1CP03390E . hdl : 1887/3277889 . PMID: 34545868. S2CID : 237583577 .  
  11. ↑ أنفينسن، سي بي (يوليو 1973). "المبادئ التي تحكم طي سلاسل البروتين". مجلة ساينس . 181 (4096): 223-230 . رمز Bibcode : 1973Sci...181..223A . doi : 10.1126/science.181.4096.223 . PMID 4124164 . 
  12. 1 2 3 4 5 6 7 8 Voet D، Voet JG، Pratt CW (2016). مبادئ الكيمياء الحيوية ( الطبعة الخامسة). وايلي. رقم ISBN  978-1-118-91840-1.
  13. ↑ ألكسندر، ب. أ.، وهي، ي.، وتشين، ي.، وأوربان، ج.، وبرايان، ب. ن. (يوليو 2007). "تصميم وتوصيف بروتينين متطابقين بنسبة 88% في تسلسل الأحماض الأمينية، لكنهما يختلفان في البنية والوظيفة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 104 (29): 11963-11968 . Bibcode : 2007PNAS..10411963A . doi : 10.1073/pnas.0700922104 . PMC 1906725. PMID 17609385 .  
  14. ↑ روز، جي دي، فليمنج، بي جيه، بانافار، جيه آر، ماريتان، إيه (نوفمبر 2006). "نظرية طي البروتين القائمة على الهيكل الأساسي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 103 (45): 16623-33 . Bibcode : 2006PNAS..10316623R . CiteSeerX 10.1.1.630.5487 . doi : 10.1073/pnas.0606843103 . PMC 1636505. PMID 17075053 .   
  15. 1 2 3 فيرشت أ (1999). البنية والآلية في علم البروتين: دليل لتحفيز الإنزيم وطَيّ البروتين . ماكميلان. ISBN 978-0-7167-3268-6.
  16. ↑ "بنية البروتين" . Scitable . Nature Education . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26-11-2016 .
  17. ↑ برات سي، كورنيلي ك (2004). "الديناميكا الحرارية" . الكيمياء الحيوية الأساسية . وايلي. ISBN 978-0-471-39387-0تم الاطلاع عليه بتاريخ 26-11-2016 .
  18. ↑ تشانغ جي، إغناتوفا زد (فبراير 2011). "الطي عند نشأة السلسلة الوليدة: تنسيق الترجمة مع الطي المتزامن مع الترجمة". الرأي الحالي في علم الأحياء البنيوي . 21 (1): 25-31 . doi : 10.1016/j.sbi.2010.10.008 . PMID 21111607 . 
  19. ↑ فان دن بيرغ ب، واين ر، دوبسون سي إم، إليس آر جيه (أغسطس 2000). "الازدحام الجزيئي الكبير يُؤثر على حركية إعادة طي البروتين: الآثار المترتبة على الطي داخل الخلية" . مجلة EMBO . 19 (15): 3870-3875 . doi : 10.1093/emboj/19.15.3870 . PMC 306593. PMID 10921869 .  
  20. ↑ الكراداغي، س. "زوايا الالتواء ومخطط راماشاندران في هياكل البروتين" . www.proteinstructures.com . تاريخ الاسترجاع: 26-11-2016 .
  21. ↑ بيس سي إن، شيرلي بي إيه، ماكنوت إم، غاجيوالا كيه (يناير 1996). "القوى المساهمة في استقرار البنية الفراغية للبروتينات" . مجلة FASEB . 10 (1): 75-83 . doi : 10.1096/fasebj.10.1.8566551 . PMID 8566551. S2CID 20021399 .  
  22. ↑ كوي د، أو س، باتيل س (ديسمبر 2014). "شبكات الماء الممتدة عبر البروتينات وآثارها على التنبؤ بتفاعلات البروتين-بروتين التي تتوسطها التأثيرات الكارهة للماء". البروتينات . 82 ( 12): 3312-26 . doi : 10.1002/prot.24683 . PMID 25204743. S2CID 27113763 .  
  23. ↑ تانفورد، سي (يونيو 1978). "التأثير الكاره للماء وتنظيم المادة الحية". مجلة ساينس . 200 (4345): 1012-1018 . Bibcode : 1978Sci...200.1012T . doi : 10.1126/science.653353 . PMID 653353 . 
  24. ↑ ديتشونغكيت إس، نغوين إتش، باورز إي تي، داوسون بي إي، غرويبيل إم، كيلي جيه دبليو (يوليو 2004). "مساهمات الروابط الهيدروجينية في العمود الفقري لطاقة طي الصفائح بيتا، والتي تعتمد على السياق". نيتشر . 430 ( 6995): 101-105 . Bibcode : 2004Natur.430..101D . doi : 10.1038/nature02611 . PMID 15229605. S2CID 4315026 .  
  25. ↑ إيرباك أ، ساندلين إي (نوفمبر 2000). "حول ارتباطات كراهية الماء في سلاسل البروتين" . مجلة الفيزياء الحيوية . 79 (5): 2252-2258 . arXiv : cond-mat/0010390 . Bibcode : 2000BpJ....79.2252I . doi : 10.1016/ S0006-3495 (00)76472-1 . PMC 1301114. PMID 11053106 .  
  26. ↑ إيرباك أ ، بيترسون س، بوثاست ف (سبتمبر 1996). "دليل على وجود بنى كارهة للماء غير عشوائية في سلاسل البروتين" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 93 (18): 9533-9538 . arXiv : chem-ph/9512004 . Bibcode : 1996PNAS...93.9533I . doi : 10.1073/pnas.93.18.9533 . PMC 38463. PMID 8790365 .  
  27. ↑ ويلسون، ب. أ.، فوي، س. ج.، نيمي، ر.، ماسيل، ج. (يونيو 2017). "نشأة الجينات من جديد" . مجلة نيتشر إيكولوجي آند إيفولوشن . 1 (6): 146-146 . رمز Bibcode : 2017NatEE...1..146W . doi : 10.1038/ s41559-017-0146 . PMC 5476217. PMID 28642936 .  
  28. ↑ ويليس إس، ماسيل جيه (سبتمبر 2018). " يساهم نشأة الجينات في الاضطراب البنيوي المشفر بواسطة جينات متداخلة" . علم الوراثة . 210 (1): 303-313 . doi : 10.1534/genetics.118.301249 . PMC 6116962. PMID 30026186 .  
  29. ↑ فوي إس جي، ويلسون بي إيه، بيرترام جيه، كوردس إم إتش، ماسيل جيه (أبريل 2019). "تحول في استراتيجية تجنب التكتل يُشير إلى اتجاه طويل الأمد لتطور البروتين" . علم الوراثة . 211 (4): 1345-1355 . doi : 10.1534/genetics.118.301719 . PMC 6456324. PMID 30692195 .  
  30. 1 2 3 4 5 6 دوبسون ، سي إم (ديسمبر 2003). "طي البروتين وسوء طيه". مجلة نيتشر . 426 (6968): 884-90 . Bibcode : 2003Natur.426..884D . doi : 10.1038/nature02261 . PMID 14685248. S2CID 1036192 .  
  31. 1 2 3 هارتل ، ف. يو. (يونيو 1996). "البروتينات المرافقة الجزيئية في طي البروتينات الخلوية". مجلة نيتشر . 381 (6583): 571-579 . Bibcode : 1996Natur.381..571H . doi : 10.1038/381571a0 . PMID 8637592. S2CID 4347271 .  
  32. 1 2 هارتل، ف. يو.، براشر، أ . ، هاير-هارتل، م. (يوليو 2011). "البروتينات المرافقة الجزيئية في طي البروتين واستتباب البروتين". نيتشر . 475 (7356): 324-332 . doi : 10.1038/nature10317 . PMID 21776078. S2CID 4337671 .  
  33. ↑ كيم واي إي، هيب إم إس، براشر إيه، هاير-هارتل إم، هارتل إف يو (2013). "وظائف المرافق الجزيئي في طي البروتين واستتباب البروتين". المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية . 82 (1): 323-355 . Bibcode : 2013ARBio..82..323K . doi : 10.1146/annurev-biochem-060208-092442 . hdl : 11858/00-001M-0000-0014-4AD7-A . PMID 23746257 . 
  34. ↑ شورتل د (يناير 1996). "الحالة المتغيرة (النصف الآخر من معادلة الطي) ودورها في استقرار البروتين" . مجلة FASEB . 10 (1): 27-34 . doi : 10.1096/fasebj.10.1.8566543 . PMID 8566543. S2CID 24066207 .  
  35. ↑ لي إس، تساي إف تي (2005). "البروتينات المرافقة الجزيئية في مراقبة جودة البروتين" . مجلة الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية . 38 (3): 259-265 . doi : 10.5483/BMBRep.2005.38.3.259 . PMID 15943899 . 
  36. ↑ أوجيدا-ماي، ب.، وغارسيا، م. إ. (يوليو 2010). "تعطيل بنية بروتين بيتا-شيت الأصلية بفعل المجال الكهربائي وتكوين بنية حلزونية" . مجلة الفيزياء الحيوية . 99 (2): 595-599 . Bibcode : 2010BpJ....99..595O . doi : 10.1016/j.bpj.2010.04.040 . PMC 2905109. PMID 20643079 .  
  37. ↑ فان دن بيرغ ب، إليس آر جيه، دوبسون سي إم (ديسمبر 1999). "تأثيرات الازدحام الجزيئي الكبير على طي البروتين وتجمعه" . مجلة EMBO . 18 (24): 6927-33 . doi : 10.1093/emboj/18.24.6927 . PMC 1171756. PMID 10601015 .  
  38. ↑ إليس، آر. جيه. (يوليو 2006). "البروتينات المرافقة الجزيئية: المساعدة في التجميع بالإضافة إلى الطي". اتجاهات في العلوم البيوكيميائية . 31 (7): 395-401 . doi : 10.1016/j.tibs.2006.05.001 . PMID 16716593 . 
  39. ↑ تاكاي ك، ناكامورا ك، توكي ت، تسونوغاي يو، ميازاكي م، ميازاكي ج، هيراياما ه، ناكاغاوا س، نونورا ت، هوريكوشي ك (أغسطس 2008). "تكاثر الخلايا عند درجة حرارة 122 درجة مئوية وإنتاج غاز الميثان الثقيل نظائريًا بواسطة ميثانوجين محب للحرارة المفرطة تحت ظروف زراعة عالية الضغط" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 105 (31): 10949-54 . Bibcode : 2008PNAS..10510949T . doi : 10.1073/pnas.0712334105 . PMC 2490668. PMID 18664583 .  
  40. 1 2 ماروسيتش، EI؛ كوروتشكينا، ليرة لبنانية. Mesyanzhinov، VV (أبريل 1998). "المرافقون في مجموعة البكتيريا T4" . الكيمياء الحيوية. بيوكيميا . 63 (4): 399-406 . بميد 9556522 . 
  41. ↑ بورتر، لورين ل.؛ لوغر، لورين ل. (5 يونيو 2018). "بروتينات تغيير الطي الموجودة منتشرة على نطاق واسع" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 115 (23): 5968-5973 . Bibcode : 2018PNAS..115.5968P . doi : 10.1073/pnas.1800168115 . PMC 6003340. PMID 29784778 .  
  42. 1 2 3 4 تشودري، ت. ك.، وبول، س. (أبريل 2006). "أمراض سوء طي البروتين والأساليب العلاجية القائمة على البروتينات المرافقة" . مجلة FEBS . 273 (7): 1331-1349 . doi : 10.1111/ j.1742-4658.2006.05181.x . PMID 16689923. S2CID 23370420 .  
  43. 1 2 سوتو سي، إسترادا إل، كاستيلا جيه (مارس 2006). "الأميلويدات، والبريونات، والطبيعة المعدية الكامنة لتجمعات البروتينات المطوية بشكل خاطئ". اتجاهات في العلوم البيوكيميائية . 31 (3): 150-155 . doi : 10.1016/j.tibs.2006.01.002 . PMID 16473510 . 
  44. ↑ هامارستروم، ب.، وايزمان، ر. ل.، باورز، إ. ت.، كيلي، ج. و. (يناير 2003). "الوقاية من مرض داء النشواني الناتج عن بروتين الترانسثيريتين عن طريق تغيير طاقة طي البروتين الخاطئ". مجلة ساينس . 299 (5607): 713-716 . Bibcode : 2003Sci...299..713H . doi : 10.1126/science.1079589 . PMID 12560553. S2CID 30829998 .  
  45. ↑ شيتي ف، دوبسون سي إم (2006). " سوء طي البروتين، والأميلويد الوظيفي، والأمراض البشرية". المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية . 75 : 333-366 . doi : 10.1146/annurev.biochem.75.101304.123901 . PMID 16756495. S2CID 23797549 .  
  46. ↑ جونسون إس إم، وايزمان آر إل، سيكيجيما واي، غرين إن إس، أدامسكي-فيرنر إس إل، كيلي جيه دبليو (ديسمبر 2005). "تثبيت الحالة الحركية الأصلية كاستراتيجية لتحسين أمراض طي البروتين الخاطئ: التركيز على داء النشواني الترانسثيريتيني". مجلة أبحاث الكيمياء . 38 (12): 911-921 . doi : 10.1021/ar020073i . PMID 16359163 . 
  47. 1 2 كوتان ك (2001). "مشكلة الطور في علم البلورات بالأشعة السينية، وحلها" (ملف PDF) . موسوعة علوم الحياة . ماكميلان للنشر المحدودة، مجموعة نيتشر للنشر . تم الاطلاع عليه في 3 نوفمبر 2016 .
  48. ↑ درينث ج (5 أبريل 2007). مبادئ علم البلورات بالأشعة السينية للبروتينات . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ISBN 978-0-387-33746-3.
  49. ↑ تايلور، ج. (2003). "مشكلة الطور" . مجلة أكتا كريستالوغرافيكا، القسم د . 59 (11): 1881-1890 . رمز Bibcode : 2003AcCrD..59.1881T . doi : 10.1107/S0907444903017815 . PMID 14573942 . 
  50. 1 2 3 بيدويل، هـ. (فبراير 2016). "مبادئ ومعادلات قياس وتفسير استقرار البروتين: من المونومر إلى التترامر". بيوشيمي . 121 : 29-37 . doi : 10.1016/j.biochi.2015.11.013 . PMID 26607240 . 
  51. ↑ مونسيليه إي، بيدويل إتش (سبتمبر 2005). "القياس الكمي لاستقرار البروتين من خلال توازنات التفكك التي تتم مراقبتها باستخدام الطول الموجي الأقصى للفلورة" . هندسة البروتين، التصميم والاختيار . 18 (9): 445-56 . doi : 10.1093/protein/gzi046 . PMID 16087653 . 
  52. ↑ بارك واي سي، بيدويل إتش (يوليو 1998). "إنزيم تيروسيل-ترنا سينثيتاز ثنائي الوحدات من بكتيريا باسيلوس ستيرومثيرموفيلوس يتفكك عبر وسيط أحادي الوحدة. تحليل كمي في ظل ظروف التوازن" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 273 (29): 18052-18059 . doi : 10.1074/jbc.273.29.18052 . PMID 9660761 . 
  53. ↑ أولد-عبيح، م.ب.، بيتي-توبان، إ.، زيدان، ن.، بارون، ب.، بيدويل، ح. (يونيو 2012). "حالات طي متعددة واضطراب في البروتين الريبوسومي SA، وهو مستقبل غشائي لللامينين، ومضادات السرطان، ومسببات الأمراض". الكيمياء الحيوية . 51 (24): 4807-21 . doi : 10.1021/bi300335r . PMID 22640394 . 
  54. ↑ رويير، سي. أ. (مايو 2006). "استكشاف طي البروتين والتحولات البنيوية باستخدام التألق". مجلة Chemical Reviews . 106 (5): 1769-1784 . Bibcode : 2006ChRv..106.1769R . doi : 10.1021/cr0404390 . PMID : 16683754 . 
  55. 1 2 3 4 ووثريش ك (ديسمبر 1990). "تحديد بنية البروتين في المحلول باستخدام مطيافية الرنين النووي المغناطيسي" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 265 (36): 22059-62 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)45665-7 . PMID 2266107 . 
  56. 1 2 3 4 5 زورافليفا أ، كورجنيف د.م. (مايو 2017). "طي البروتين بواسطة الرنين المغناطيسي النووي" . التقدم في مطيافية الرنين المغناطيسي النووي . 100 : 52-77 . Bibcode : 2017PNMRS.100...52Z . doi : 10.1016/j.pnmrs.2016.10.002 . PMID 28552172 . 
  57. 1 2 أورتيغا، غابرييل؛ بونس، ميكيل؛ ميليه، أوسكار (2013). "ديناميكيات وظائف البروتين في نطاقات زمنية متعددة كما دُرست بواسطة مطيافية الرنين النووي المغناطيسي". ديناميكيات البروتينات والأحماض النووية . التقدم في كيمياء البروتين وعلم الأحياء البنيوي. المجلد 92. الصفحات 219-251 . doi : 10.1016/b978-0-12-411636-8.00006-7 . ISBN   978-0-12-411636-8PMID 23954103​​ 
  58. 1 2 3 فالوربالي ب، بوفينييه ج، كاي ل.إ. (مايو 2012). "دراسة حالات البروتين المثارة "غير المرئية" في التبادل البطيء مع بنية الحالة الرئيسية". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 134 (19): 8148-61 . Bibcode : 2012JAChS.134.8148V . doi : 10.1021/ja3001419 . PMID 22554188 . 
  59. 1 2 نيوديكر، ب.، لوندستروم، ب.، كاي، ل. إ. (مارس 2009). "مطيافية الرنين النووي المغناطيسي لتشتت الاسترخاء كأداة للدراسات التفصيلية لطي البروتين" . مجلة الفيزياء الحيوية . 96 (6): 2045-2054 . Bibcode : 2009BpJ....96.2045N . doi : 10.1016/j.bpj.2008.12.3907 . PMC 2717354. PMID 19289032 .  
  60. 1 2 سيكار أ، رومفيلدت جيه إيه، بروم إتش آر، دويل سي إم، سوبرينغ آر إي، مايرينغ إي إم، كاي إل إي (نوفمبر 2016). "استكشاف خرائط الطاقة الحرة لطفرات مرض التصلب الجانبي الضموري لجين SOD1 باستخدام مطيافية الرنين النووي المغناطيسي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 113 (45): E6939– E6945. Bibcode : 2016PNAS..113E6939S . doi : 10.1073/pnas.1611418113 . PMC 5111666. PMID 27791136 .  
  61. ↑ كروس، جي إتش، فريمان، إن جيه، سوان، إم جيه (2008). "التداخل ثنائي الاستقطاب: تقنية بصرية في الوقت الحقيقي لقياس التوجه الجزيئي (الحيوي) وبنيته ووظيفته عند السطح البيني بين المادة الصلبة والسائلة". دليل أجهزة الاستشعار الحيوية والرقائق الحيوية . doi : 10.1002/9780470061565.hbb055 . ISBN 978-0-470-01905-4.
  62. ↑ ميندي دي بي، موريس إم إم، روديجر إس جي (2012). "تحديد استقرار البروتين الفيزيائي الحيوي في المستخلصات بواسطة اختبار التحلل البروتيني السريع، FASTpp" . PLOS ONE . 7 (10) e46147. Bibcode : 2012PLoSO...746147M . doi : 10.1371/journal.pone.0046147 . PMC 3463568. PMID 23056252 .  
  63. ↑ بارك سي، ماركويز إس (مارس 2005). "التحلل البروتيني النبضي: طريقة بسيطة لتحديد استقرار البروتين وارتباطه بالليجاند كميًا". نيتشر ميثودز . 2 (3): 207-212 . doi : 10.1038/nmeth740 . PMID 15782190. S2CID 21364478 .  
  64. ↑ ماشاغي أ، كرامر ج، لامب دي سي، ماير إم بي، تانس إس جيه (يناير 2014). "عمل البروتينات المرافقة على مستوى الجزيء الواحد". مراجعات كيميائية . 114 (1): 660-76 . doi : 10.1021/cr400326k . PMID 24001118 . 
  65. ↑ جاغاناثان ب، ماركويز س (نوفمبر 2013). "طي البروتين وفك طيه تحت تأثير القوة" . البوليمرات الحيوية . 99 (11): 860-869 . doi : 10.1002/bip.22321 . PMC 4065244. PMID 23784721 .  
  66. ^ جاكوبي ج، مشاغي أ، تانس إس جي، هويزينجا إي جي (يوليو 2011). "ينظم الكالسيوم استشعار القوة بواسطة مجال عامل فون ويلبراند A2" . اتصالات الطبيعة . 2 385. بيب كود : 2011NatCo...2..385J . دوى : 10.1038/ncomms1385 . بمك 3144584 . بميد 21750539 .  
  67. ↑ جاغاناثان ب، إلمز ب ج، بوستامانتي س، ماركويز س (أكتوبر 2012). "ملاحظة مباشرة لتحول ناتج عن القوة في مسار التفكك الميكانيكي غير المتناحي لبروتين" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 109 (44): 17820-5 . Bibcode : 2012PNAS..10917820J . doi : 10.1073/pnas.1201800109 . PMC 3497811. PMID 22949695 .  
  68. ↑ ميندي دي بي، راماكريشنا إم، ليلي كيه إس (2018). "البيوتينية عن طريق الوسم التقاربي تفضل البروتينات غير المطوية". bioRxiv 10.1101/274761 . 
  69. ↑ كومبياني م، كابريوتي إي (ديسمبر 2013). "الأساليب الحسابية والنظرية لطي البروتين". الكيمياء الحيوية . 52 (48): 8601-24 . doi : 10.1021/bi4001529 . PMID 24187909 . 
  70. ↑ "الكيمياء الحيوية البنيوية/البروتينات/طي البروتين - ويكي بوكس، كتب مفتوحة لعالم مفتوح" . en.wikibooks.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2016-11-05 .
  71. ↑ ليفينثال، سي (1968). "هل توجد مسارات لطي البروتين؟" (ملف PDF) . مجلة الكيمياء الفيزيائية والكيمياء الفيزيائية البيولوجية . 65 : 44-45 . Bibcode : 1968JCP....65...44L . doi : 10.1051/jcp/1968650044 . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 2009-09-02.
  72. 1 2 3 برينجلسون، جيه دي، أونوشيك، جيه إن، سوتشي، إن دي، وولينز، بي جي (مارس 1995). "القنوات، والمسارات، ومخطط الطاقة لطي البروتين: توليف". البروتينات . 21 ( 3): 167-195 . arXiv : chem-ph/9411008 . doi : 10.1002/prot.340210302 . PMID 7784423. S2CID 13838095 .  
  73. ↑ 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 .  
  74. ↑ شارما، ف.، كايلا، ف. ر.، أنيلا، أ. (2009). "طي البروتين كعملية تطورية". فيزيكا أ: الميكانيكا الإحصائية وتطبيقاتها . 388 (6): 851-862 . Bibcode : 2009PhyA..388..851S . doi : 10.1016/j.physa.2008.12.004 .
  75. ↑ روبسون ب، فايثيلينغام أ (2008). "إعادة النظر في طي البروتين". البيولوجيا الجزيئية لطي البروتين، الجزء ب . التقدم في البيولوجيا الجزيئية والعلوم الانتقالية. المجلد 84. الصفحات 161-202 . doi : 10.1016/S0079-6603(08)00405-4 . ISBN   978-0-12-374595-8PMID 19121702​​ 
  76. 1 2 3 ديل كيه إيه، ماك كالوم جيه إل (نوفمبر 2012). "مشكلة طي البروتين، بعد 50 عامًا". مجلة ساينس . 338 (6110): 1042-1046 . Bibcode : 2012Sci...338.1042D . doi : 10.1126/science.1219021 . PMID 23180855. S2CID 5756068 .  
  77. 1 2 فيرشت، أ. ر. (فبراير 2000). "بنية الحالة الانتقالية كأساس موحد في آليات طي البروتين: ترتيب التلامس، وطوبولوجيا السلسلة، والاستقرار، وآلية النواة الممتدة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 97 (4): 1525-1529 . Bibcode : 2000PNAS...97.1525F . doi : 10.1073 / pnas.97.4.1525 . PMC 26468. PMID 10677494 .  
  78. ↑ ليفيت، مايكل؛ وارشيل، أرييه (1975). "محاكاة حاسوبية لطي البروتين" . مجلة نيتشر . 253 (5494): 694-698 . doi : 10.1038/253694a0 .
  79. ↑ ريزوتي ب، داجيت ف (مارس 2013). "استخدام المحاكاة لتوفير إطار عمل لدراسات طي البروتين التجريبية" . أرشيف الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية . 531 ( 1-2 ): 128-135 . doi : 10.1016 / j.abb.2012.12.015 . PMC 4084838. PMID 23266569 .  
  80. ↑ شيفر م، بارتلز س، كاربلوس م (ديسمبر 1998). "تكوينات المحلول والديناميكا الحرارية للببتيدات المهيكلة: محاكاة الديناميكا الجزيئية باستخدام نموذج مذيب ضمني". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 284 (3): 835-48 . doi : 10.1006/jmbi.1998.2172 . PMID 9826519 . 
  81. ↑ جونز د. "محاكاة طي البروتين القائمة على الأجزاء" . جامعة كوليدج لندن.
  82. ↑ "طي البروتين" (بواسطة الديناميكا الجزيئية) .
  83. ^ Kmiecik S، Gront D، Kolinski M، Wieteska L، Dawid AE، Kolinski A (يوليو 2016). "نماذج البروتين الخشن الحبيبات وتطبيقاتها" . المراجعات الكيميائية . 116 (14): 7898– 936. بيب كود : 2016ChRv..116.7898K . دوى : 10.1021/acs.chemrev.6b00163 . بميد 27333362 . 
  84. ↑ كميتشيك إس، كولينسكي أ (يوليو 2007). "توصيف مسارات طي البروتين باستخدام نمذجة الفضاء المختزل" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 104 ( 30): 12330-5 . Bibcode : 2007PNAS..10412330K . doi : 10.1073/pnas.0702265104 . PMC 1941469. PMID 17636132 .  
  85. ↑ أدهيكاري، أ. ن.، فريد، ك. ف.، سوسنيك، ت. ر. (أكتوبر 2012). "التنبؤ من الصفر بمسارات طي البروتين وبنيته باستخدام مبدأ التثبيت المتسلسل" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 109 (43): 17442-17447 . Bibcode : 2012PNAS..10917442A . doi : 10.1073/pnas.1209000109 . PMC 3491489. PMID 23045636 .  
  86. ↑ "Rosetta@home" . boinc.bakerlab.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مارس 2023 .
  87. ↑ "اتحاد Folding@home (FAHC) - Folding@home" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مارس 2023 .
  88. ↑ "Foldit" . fold.it. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مارس 2023 .
  89. ↑ ليندورف-لارسن ك، بيانا س، درور ر.و، شو د.إ (أكتوبر 2011). "كيف تُطوى البروتينات سريعة الطي". مجلة ساينس . 334 (6055): 517-20 . Bibcode : 2011Sci...334..517L . doi : 10.1126/science.1208351 . PMID 22034434. S2CID 27988268 .  
  90. ↑ بيانا إس، بيانا إس، ساركار ك، ليندورف-لارسن ك، غو إم، غرويبل إم، شو دي إي (2010). "التصميم الحاسوبي والاختبار التجريبي لبروتين بيتا-شيت الأسرع طيًا". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 405 (1): 43-48 . doi : 10.1016/j.jmb.2010.10.023 . PMID 20974152 . 
  91. ↑ شيد، سام (30 نوفمبر 2020). "ديب مايند تحل "تحديًا كبيرًا" عمره 50 عامًا باستخدام الذكاء الاصطناعي لطي البروتين" . سي إن بي سي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 نوفمبر 2020 .
  92. ↑ ستودارت، شارلوت (1 مارس 2022). "علم الأحياء البنيوي: كيف حصلت البروتينات على صورتها المقربة" . مجلة Knowable . doi : 10.1146/knowable-022822-1 . S2CID 247206999. تاريخ الاسترجاع: 25 مارس 2022 . 
  93. 1 2 روبرت ف. سيرفيس، "لقد تغيرت قواعد اللعبة". الذكاء الاصطناعي يتفوق في حل هياكل البروتينات ، مجلة ساينس ، 30 نوفمبر 2020
  94. 1 2 كالاواي، إيوين (30 نوفمبر 2020). "«سيغير كل شيء»: الذكاء الاصطناعي من ديب مايند يحقق قفزة هائلة في حلّ بنى البروتينات. مجلة نيتشر . 588 (7837): 203-204 . Bibcode : 2020Natur.588..203C . doi : 10.1038/d41586-020-03348-4 . PMID 33257889. S2CID 227243204 .  
  95. ↑ @MoAlQuraishi (30 نوفمبر 2020). "تم نشر أرقام CASP14 للتو وهي مذهلة" ( تغريدة ) – عبر تويتر .
  96. ↑ بولز، فيليب (9 ديسمبر 2020). "خلف شاشات ألفافولد" . عالم الكيمياء .