Oqsillarni strukturasi va xususiyatlarini in silico sharoitida o’rganish - Биотехнология - Презентации

Информация о документе

Цена	3000UZS
Размер	663.9KB
Покупки	0
Дата загрузки	11 Апрель 2023
Расширение	pptx
Раздел	Презентации
Предмет	Биотехнология

Oqsillarni strukturasi va xususiyatlarini in silico sharoitida o’rganish

Купить

Oqsillarni strukturasi va xususiyatlarini in silico sharoitida o’rganish

Reja:  Oqsil strukturasini oldindan aytish va o’rganish bo’yicha zamonaviy yondashuvlar.  Ramachandra xaritalari.  Barkarorlik va oqsillar foldingi.  Gidrofoblik profilining taxlili.

 Biosensor - Biologik yelib chiqishga ega bo’lgan va optik yoki elektrik o’zgartirishga olib keluvchi detektordan tashkil topgan qurilma  Surfactant - Amfifil modda bo’lib, yuzadan suyuqlik tortilishini kamaytiradi  Phospholipid – Manfiy zaryadlangan fosfat guruhini o’zida saqlovchi lipid.  Hydrogel -Suvdan iborat polimer zanjir

 Kevlar -Aromatik poliamidlardan tashkil topgan judayam mustahkam tolalarning bir turi  Kinesin - Modda solingan mikrotrubkalar bo’ylab harakatlanuvchi oqsillar sinfi.  Lab-on-a-chip - Judayam kam hajmdagi suyuqlik namunalarini (bir necha pikolitr 12 hajmli) tekshiruvchi asbob.

 Genlarning joylashishi va tuzilishini to'g'ri bashorat qilish keyingi genom davridagi, ayniqsa eukaryotik genomlar uchun katta qiyinchiliklardir. So'nggi o'n yillikda oqsillarni kodlaydigan DNK segmentlarini topish uchun genom tizimlarini skanerlash uchun ko'plab kompyuter dasturlari ishlab chiqilgan. Agar siz ushbu organizmning kodondan foydalanish usulini bilsangiz, prokaryotik genlarni aniqlik bilan taxmin qilish mumkin. Prokaryotik DNK ketma- ketligida oddiy, uzun ORF (ochiq o'qish ramkasi) proteinni kodlash deb taxmin qilish mumkin. Prokaryotlarda genlarni bashorat qilish bilan bog'liq muammo promo va tartibga soluvchi mintaqani aniqlash bilan bog'liq.

 Prokaryotik genlardan farqli o'laroq, eukaryotik genlar doimiy yoki qo'shni emas. Ular intergenik DNKning uzun cho'zilishi bilan ajralib chiqadi va ularning kodlash ketma-ketligi kodlanmagan intronlar bilan kesiladi. Kodlash ketma-ketligi odatdagi yuqori eukaryotik genomning ozgina qismini egallaydi. Bundan tashqari, ba'zi bir eukaryotik genlar alternativ ravishda tarqalib ketgan - ya'ni ularda bir nechta mumkin bo'lgan exon birikmalari mavjud. Genlarning genomlarda joylashishi ham istisnolarga moyil. Ba'zi genlar bir-birining ichiga joylashtirilgan (bir-birining ustiga) (Dunham va boshqalar 1999). Pseudogenlarning mavjudligi proteinlarni kodlash hududlarini aniqlashni yanada qiyinlashtiradi. Odatda kodlash ketma-ketligining yuqorisida joylashgan tartibga solu

 Prokaryotik tizimlarda genlar oddiy tuzilishga ega bo'lib, ularda protonlar kodlaydigan hududlarni ajratib bo'lmaydi va ularni aniqlash oson. Biroq, eukaryotik genomik ketma-ketlikda genlarni topish arzimas muammo emas. Prokaryotik genomlardan farqli o'laroq, eukaryotlardagi kodlash hududlari eukaryotik genomning ozgina qismini tashkil qiladi va asosan ular genomning takrorlanmaydigan hududlarida joylashgan. Genlarni bashorat qilishda ishlatiladigan asosiy mavjud usullar jadvalda keltirilgan.

 Uch o'lchovli tuzilmalari va funktsional xususiyatlarining juda xilma-xilligi strukturani tashkil etishning ma'lum tamoyillariga bo'ysunadigan molekulalar asosida amalga oshiriladi. Kimyoviy analogiyalarni ishlab chiqish, oqsillarni solishtirish mumkin. Rojdestvo daraxti ustidagi chiroqlar gulchambarlari bilan ip: har bir oqsil chiziqli (ya'ni shoxlanmagan) polimer zanjiri bo'lib, unga ma'lum bir oraliqda aminokislotalar qoldiqlarining turli yon radikallari biriktiriladi.. Chiroqlarni ulash simlari asosiy zanjir yoki polipeptid magistraliga mos keladi va ko'p rangli lampochkalar seriyasi aminokislotalarning yon radikallarining individual xususiyatlarining tartibiga mos keladi.

 Proteinning aminokislotalar ketma- ketligi tegishli genning nukleotidlar ketma-ketligi bilan belgilanadi. Protein molekulasining uch o'lchovli tuzilishi nuklein kislotalarning keyingi ishtirokisiz hosil bo'ladi va faqat o'zining aminokislotalar ketma-ketligi bilan belgilanadi. Proteinning tabiiy konformatsiyasini shakllantirish bilan polipeptid zanjirining katlanması o'z-o'zidan sodir bo'ladi.  Aminokislotalar ketma-ketligi uch o'lchovli tuzilmani qanday kodlaydi? Asosiy zanjirning katlama variantlarining har biri aminokislota qoldiqlari o'rtasida ma'lum kontaktlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Yon radikallar va asosiy zanjirning bir-biri bilan va erituvchi bilan o'zaro ta'siri, shuningdek, yon radikallarning harakatchanligiga qo'y

 Protein tuzilmalarining evolyutsiyasi shunday davom etdiki, ixtiyoriy oqsil uchun kosmosda asosiy zanjirni yotqizishning faqat bitta usuli mavjud, bu boshqa mumkin bo'lgan konformatsiyalarga qaraganda termodinamik jihatdan ancha qulaydir. Bu davlat mahalliy deb ataladi. Va agar biz energiya va entropiyalarni etarlicha aniq hisoblab, ularning orasidan eng yaxshisini topishga ishonch hosil qilish uchun etarlicha katta konformatsiyalar ansamblini tekshira olsak, u holda oqsilning tuzilishini faqat uning tarkibidan boshlab taxmin qilish mumkin edi. fizik-kimyoviy qonunlar asosida progon aminokislotalar ketma -ketligi. Yakuniy maqsadga hali erishilmagan bo‘lsa-da, bu borada sezilarli yutuqlarga erishilmoqda.

 Mahalliy holatda asosiy oqsil zanjiri uch o'lchamli tuzilishni hosil qiladi . Bugungi kunga kelib, biz taxminan 42000 oqsillarning (shu jumladan, bir xil oqsillar va nuqta mutantlarining) tuzilishini bilamiz va ular orasida biz polipeptid zanjirlarining fazoviy qatlanmasining juda xilma-xil usullarini ko'ramiz. Ushbu tuzilmalarni tahlil qilish bilan bog'liq birinchi muammo vizualizatsiya bilan bog'liq. Kichkina asilfosfataza oqsilining misolida strukturaning to'liq batafsil taqdimotini ham, vizualizatsiya paytida kompyuter dasturlari tomonidan yaratilgan soddalashtirilgan rasmlarni ham talqin qilish qiyinchiliklari ko'rsatilgan.

 Uch xil mumkin bo'lgan o'qish freymlarini ko'rsatadigan misol ketma-ketligi. Boshlang'ich kodonlar binafsha rang bilan, to'xtash kodonlari qizil rang bilan ajratilgan.  Molekulyar genetikada, ochiq o'qish ramkasi (ORF) tarjima qilinishi mumkin bo'lgan o'qish doirasining bir qismidir. RUF boshlang'ich kodondan (odatda AUG) boshlanadi va to'xtash kodonida (odatda UAA, UAG yoki UGA) tugaydigan kodonlarning doimiy qismidir. ORF ichidagi ATG kodon (RNK shaklidagi AUG) (shart emas Birinchi) tarjima qayerda boshlanishini ko'rsatishi mumkin. Transkriptni bekor qilish joyi ORFdan keyin, tarjima to'xtash kodonidan tashqarida joylashgan. Agar transkodatsiya to'xtash kodonidan oldin to'xtasa, tarjima paytida to'liq bo'lmagan protein ol

 Shunday qilib, genlarni qidirish kontekstida ORF ni boshlang'ich holatini aniqlash faqat genom DNKga emas, balki splikalangan mRNK-larga nisbatan qo'llaniladi, chunki intronlarda to'xtash kodonlari bo'lishi mumkin va / yoki o'qish maydonchalari o'rtasida siljish paydo bo'lishi mumkin. Muqobil ta'rifda aytilishicha, ORF uzunligi uchga bo'linadigan va to'xtash kodonlari bilan cheklangan ketma-ketlikdir. Ushbu umumiy ta'rif, shuningdek, transkriptomika va yoki metagenomikaning kontekstida ham foydali bo'lishi mumkin, bunda boshlash va / yoki to'xtatish kodonlari ketma-ketlikda bo'lmasligi mumkin. Bunday ORF to'liq Genga emas, balki genning qismlariga mos keladi.

 Ochiq o'qish ramkalaridan (ORF) bitta dalil sifatida keng tarqalgan foydalanish bu genni bashorat qilishga yordam berishdir. Uzoq ORFlar ko'pincha boshqa dalillar bilan birgalikda DNK ketma- ketligida proteinli kodlash hududlari yoki funktsional RNK kodlash hududlarini aniqlash uchun ishlatiladi. RUFning mavjudligi bu mintaqa doimo tarjima qilinishini anglatmaydi. Masalan, har bir nukleotidning teng foizli tasodifiy hosil bo'lgan DNK ketma- ketligida, 21 ta kodondan bir marta to'xtash kodoni kutilishi mumkin. Prokaryotlarning oddiy genlarini aniqlash algoritmi original kodonni izlashi mumkin, so'ngra odatdagi oqsilni kodlash uchun etarli bo'lgan ochiq o'qish doirasi mavjud. Bu mintaqaning kodonidan foydalanish ma'lum bir organizmning kodlash mintaqalari uc

 Shu sababli, ba'zi mualliflarning ta'kidlashicha, RUF minimal uzunlikka ega bo'lishi kerak, masalan 100 kodon yoki 150 kodon. O'z-o'zidan, hatto ochiq o'qish doirasi ham ma'lum bir gen mavjudligini ishonchli dalil emas. Boshqa tomondan, oqsilni kodlovchi genlarning klassik xususiyatlariga ega bo'lmagan (ncrna kabi) ba'zi qisqa ORFlar (sORF) isbotlangan mRNA dan), funktsional peptidlarni ishlab chiqarishi mumkin. Ma'lumki, sutemizuvchi mRNKning taxminan 50% ning 5'NTR bir yoki bir nechta sorflardan iborat. Sinflarni tarjima qilishni boshlash uchun eksperimental ravishda topilgan saytlarning 64-75 foizi odam va sichqonlar genomlarida saqlanadi va bu elementlar funktsiyaga ega ekanligini ko'rsatishi mumkin. Ammo, yaralar ko'pincha mRNKning

 Yaxshi yaqinlik uchun, har bir qoldiqning asosiy zanjirining konformatsiyasi, agar u glitsin bo'lmasa, ikkita diskret holat bilan chegaralanadi.  Barcha oqsil tuzilmalari uchun umumiy bo'lgan chiziqli polipeptid zanjirining bir qismi rasmda ko'rsatilgan. 5.2. Har bir qoldiqda N-0 va Ca-C yagona bog'lanishlari atrofida aylanishga ruxsat beriladi (prolin bundan mustasno). Bu bog'lar atrofidagi aylanish burchaklari fi va peptid bog'i atrofidagi aylanish burchagi u> qoldiqning konformatsiyasini aniqlaydi. Peptid bog'ining o'zi tekislikka moyil bo'lib, u uchun ikkita ruxsat etilgan qiymat mavjud: trans , w < 180 ° (odatda) va cis va d 0 ° (kamdan-kam hollarda va deyarli barcha hollarda prolin qoldig'ida). Barcha oqsil qoldiqlari uchun ph, ph va u> burc

Polipeptid zanjirining konformatsion burchaklarini aniqlash

 Ikki atomning kosmosda bir xil joyni egallamasligi printsipi konformatsion burchaklarning mumkin bo'lgan qiymatlari to'plamini cheklaydi. u> - 180 ° uchun ph va ph ning ruxsat etilgan qiymatlari grafikning ma'lum joylariga to'g'ri keladi, bu Sasisekharan-Ramakrishnan-Ramachandran xaritasi yoki odatda qisqartirilgan "Ramachandran xaritasi" deb ataladi (5.3-rasmga qarang). Undagi qat'iy chiziqlar ph va ph qiymatlarining energiya jihatidan afzal qilingan diapazonlarini cheklaydi , kesilgan chiziqlar esa sterik hal qilinmagan zonalar. Aksariyat aminokislotalar qoldiqlarining konformatsiyasi o'zgaruvchan tok yoki /3-zonasiga to'g'ri keladi. Glitsin boshqa konformatsiyalarda bo'lishi mumkin. Xususan, 5.3-rasmda ko'rsatilganidek , chap qo'

 Ramachandran xaritasida ruxsat etilgan joylar standart konformatsiyalarga mos keladi. a-konformatsiyadagi qoldiqlarning almashinishi (ko'pincha globulyar oqsilning nativ holatida 6-20) a-spiral hosil bo'lishiga olib keladi. /3- konformatsiyada qoldiqlarning almashinishi /3-torning hosil bo'lishiga olib keladi. Ikki yoki undan ortiq /3-iplar bir tekislikda o'zaro ta'sirlanib, atsilfosfatazadagi kabi /3-varaq hosil qilishi mumkin (5.1-rasm). Spiral va choyshablar standart "blankalar" bo'lib, ko'pchilik oqsillarning uch o'lchovli tuzilishini tashkil etuvchi tizimli komponentlardir. Ular nisbatan zaif o'zaro ta'sirlar - asosiy zanjir atomlari orasidagi vodorod aloqalari bilan barqarorlashadi (1.7- rasm). Ba'zi fibrillyar oqsillarda barcha q

Ramachandran xaritasi

in vivo - tirik ob’ektlarda o’tkaziladigan tajribalar in vitro - modellashtirilgan sun’iy muhitda o’tkaziladigan tajribalar in silico - biologik sistemaning kompyuterdagi to’la modellashtirilgan holdagi tajribalari

 Odatda globulyar oqsillar bir-biriga navbat bilan bog'langan bir nechta a-spiral mintaqalarni va / yoki /3-varaqlarni o'z ichiga oladi. Odatda, n-spiral mintaqaning oxiri yoki /3 - varaq oqsil strukturasining sirt domenida paydo bo'ladi. Ular halqalar bilan bog'langan, ya'ni zanjir yo'nalishini o'zgartiradigan va strukturaning ichiga kiradigan bo'limlar.  Ko'pchilik, lekin hammasi emas, ilmoqlar , odatda, zaryadlangan yoki qutbli qoldiqlarni o'z ichiga olgan sirtga chiqadigan qisqa zanjir orqali hosil bo'ladi.  Asosiy zanjir mumkin bo'lgan maqbul konformatsiyalarning strukturaviy holatini qanday tanlaydi? Har bir oqsilning o'ziga xosligi aminokislotalarning o'ziga xos ketma-ketligida (ularning yon radikallari) yotadi. Shuning uchu

 Aminokislotalarning yon qoldiqlari turli xil fizik-kimyoviy xususiyatlarni yaratib, turli xil yig'ish usullarini keltirib chiqaradi. 20 ta aminokislotalarning yon radikallari quyidagi parametrlarda farqlanadi:  Hajmi. Eng kichik aminokislota, glitsin, yon zanjirda faqat bitta vodorod atomini o'z ichiga oladi va eng katta aminokislotalardan biri fenilalanin benzil radikaliga ega.  Elektr zaryadi. Ba'zi yon qoldiqlar neytral pH da musbat yoki manfiy zaryadga ega. Asp va C1u manfiy zaryadlangan, Liz va Arg esa musbat zaryadlangan. (Qarama-qarshi zaryadlangan qoldiqlar juft boʻlib oʻzaro taʼsirlashib, tuz koʻpriklarini hosil qilishi mumkin.)  Polarlik. Ba'zi qoldiqlar qutbli; ular boshqa qutb qoldiqlari bilan ham, asosiy zanjir bilan ham, suv bilan ham vodorod aloqalarini

 Har bir aminokislota uchun ma'lum son berilgan hidrofobiklik shkalasidan foydalanib, oqsilning aminokislotalar ketma- ketligi bo'yicha hidrofobiklikning o'zgarishini xaritalash mumkin. U g idrofobiklik profili deb ataladi . Gidrofobiklik profillarini tahlil qilish ikkilamchi strukturaning elementlari orasidagi burilish pozitsiyalarini, sirtda ochilgan va globula ichiga ko'milgan qoldiqlarning o'rnini, membrana bilan kengaytirilgan segmentlar va antigenlik joylarini taxmin qilish uchun ishlatilgan.  A-spirallar va 3 - varaqlarning iplari orasidagi o'tish joylarini bashorat qilish uchun gidrofobiklik profillaridan foydalaniladi. Gidrofobiklikni qo'llash

 Shaklda. tovuq tuxumi oqsilidan lizozimning hidrofobiklik profilini ko'rsatadi . Grafikdagi aniq pastliklar 17, 44, 70, 93 va 117 qoldiqlariga to'g'ri keladi. Shaklda b tovuq tuxumining lizozim oqsilining tuzilishini ko'rsatadi, unda minimal qiymatlarga to'g'ri keladigan aminokislotalar qoldiqlarining pozitsiyalari bilan aylanishlarning (a-spirallar va /3-barglarning iplari orasidagi) bog'liqligini kuzatish mumkin. hidrofobiklik profilida.  Hidrofobiklik profilidagi to'rtta asosiy minimal burilishlar pozitsiyalari yaqinida joylashgan. Yana bir minimal sirtga ta'sir qiladigan maydonga to'g'ri keladi, lekin strukturada u burilishdan ko'ra /3 varaqning iplaridan biri hisoblanadi . Minimalardan biri a- spiral ichida joylashgan. O'z navbati

Купить