Ajánlj témát!

Miről szeretnél olvasni nálunk? Ha nem árulod el, csak találgatunk. Írjatok arról, hogy...

Kik vagyunk mi?

Az Akciós Potenciál egy agykutatással illetve más biológiai témákkal foglalkozó fiatalokból álló baráti, munkatársi közösség. Azért indítottuk a blogot, hogy az általunk űzött tudományágak új eredményeit közérthető módon, érdekesen mutassuk be az érdeklődöknek. Nem törekszünk tudományos igényű részletességre, de nem is elégszünk meg annyival, hogy "brit tudósok kimutatták..."

Utolsó kommentek

Szerzők

RSS feed

Rovatok

Címkék

creative commons

Creative Commons License
Terjeszd, használd, hivatkozd

Egyéb

Hogy néz ki a másik fehérje?

Ahhoz, hogy egy fehérje működését megértsük, sokszor elengedhetetlen a szerkezet ismerete. De mit tegyünk, ha éppen annak a fehérjének a szerkezete hiányzik az adatbázisból, amelyikre kíváncsiak vagyunk?

Röntgendiffrakciós módszerrel a fehérje minden egyes atomjának a helye meghatározható. Ez alapján grafikus programmal a fehérjét könnyűszerrel ábrázolhatjuk és megvizsgálhatjuk, hogy mely aminosavak léphetnek kölcsönhatásba, hol vannak nagyobb üregek vagy vannak-e a fehérjében kismolekulák megkötésére képes részletek. A röntgendiffrakciós méréshez azonban kristályosítani kell a fehérjét, ami nem egyszerű feladat, hiszen egy-egy új fehérjetípus esetén mindig meg kell találni az ideális körülményeket ahhoz, hogy a kristály szabályosan növekedjék. Membránba ágyazott fehérjéknél különösen körülményes lépés a kristálynövesztés, hiszen a fehérjéről leoldjuk természetes közegét, a sejtmembránt, így a fehérje nehezen veszi fel újra a szerkezetet.

Ha nem szeretnénk fehérjekristállyal dolgozni, akkor lehetőség van az NMR módszerrel történő szerkezetmeghatározásra is. Ehhez elég az oldott, tiszta fehérje, sőt a mérés eredményeként nem is „állóképet” kapunk, hanem mindjárt több felvételt. A röntgendiffrakciós módszerrel szemben, - amely a fehérjének azt az alacsony energiájú állapotát tükrözi, amelyben kristályosodott -, az NMR felvételből a mozgó fehérjeláncok számos lehetséges állapota, illetve azok átlaga is visszafejthető. Az NMR eljárást viszont egy bizonyos mérethatáron túl már nem lehet alkalmazni, márpedig a receptorok transzport fehérjék és egyéb, a jelátvitelben fontos egységek már ebbe a tartományba esnek.

Hogyan juthatunk akkor közelebb a fehérjeszerkezethez, pusztán a fehérjealkotó aminosavak sorrendje alapján?

A fehérjeszerkezetek központi adatbázisában (Protein Data Bank, PDB) ma már több, mint 46 000 fehérjeszerkezetet található. Ezek aminosavsorrendjét elemezve számos becslő módszert fejlesztettek ki, amelyekkel egy-egy ismeretlen fehérjéről megjósolható, hogy hol találhatók benne helikális, vagy redőzött szakaszok, membránt átszelő láncok, hol várható rajtuk foszforillálódás vagy egyéb módosítás. Az utóbbi időben egyre több fehérjéről derül ki, hogy ú.n. rendezetlen szakaszokat tartalmaz, amelyek nem is rendelkeznek időben állandó szerkezettel, ezek becslésére is lehetőség van. A fenti információk alapján már hozzávetőleges képet kaphatunk az áhított fehérjéről, de ez általában még mindig nem elég. A rendezett szakaszokat tartalmazó fehérjékről ismert, hogy az aminosav sorrendjük egyértelműen meghatározza a térszerkezetet. Vagyis, ha ismerjük a szekvenciát, az csak egyféle szerkezetet képes felvenni. Ennek alapján, hasonló aminosav sorrendű fehérjéknek általában hasonló a szerkezete, éppen ezen a tényen alapszik fehérjemodellezés egyik módja a homológiamodellezés.

Az eljárás során olyan fehérjét választunk mintának, amelynek a szekvenciája hasonló a vizsgált fehérjéhez, de a szerkezete is ismert. Ez lesz a mintadarab a modellezés során. Minél jobban hasonlít az ismert és a modellezendő fehérje aminosav sorrendje, annál jobban bízhatunk a modellünkben. Fontos még, hogy megtaláljuk a két szekvencia között a lehető legjobb megfeleltetést: azt az illeszkedést, ahol minél több azonos aminosav illeszkedik egymáshoz. Azokban az esetekben, ahol az aminosavak eltérőek, igyekszünk a „hasonlókat” (nagyméretűt a nagyméretűhöz, polárost a polároshoz stb). illeszteni.


Példa két hasonló enzim egy-egy részletének illesztésére. A betűk az aminosavak egybetűs kódját jelölik, sárgával és az illesztés alatt csillaggal az azonos aminosavakat, ponttal a hasonló típusú aminosavakat jelöltük.

A két fehérjelánc hossza többnyire eltérő, ilyenkor lesznek olyan szakaszok, amelyeket egyáltalán nem tudunk megfeleltetni egy másiknak, így az illesztésbe az egyik szekvencián üres helyeket kell betoldanunk. A lehető legpontosabb illesztés a modell egyik kulcsa, amit ma már automatizált számítógépes programok segítségével végzünk. Egy-egy manuális korrekció azonban sokat javíthat az illesztésen. Ha kísérletek alapján feltételezhető, hogy két aminosav kölcsönhatásban van, vagy egymáshoz közel helyezkedik el, akkor korrigálhatjuk az illesztést úgy, hogy az ismeretlen szerkezetű fehérje szekvenciáját az ismert fehérje vázára húzva már teljesüljön a kísérletben talált feltétel. Ha megalkottuk a modell vázát, akkor számítógépes eljárással elrendezhetők az oldalláncok, majd ellenőriznünk kell, hogy „élhető”-e a szerkezet: nincsenek-e ütközések, vagy kirívó, gyanús részletek a molekulán.

A fenti illesztés eredményeként a következő szerkezeti részletet kapjuk.

Kék: az ismert szerkezetű fehérje váza. Zöld és piros: a modellezett fehérje váza.

A zöld színnel jelölt szakaszokon a modellezendő fehérje  aminosavai nagy bizonyossággal ráhúzhatók az ismert szerkezetű fehérje vázára. A pirossal jelölt betoldott szakasz a modell legbizonytalanabb része, ezt finomítanunk kell.

Ha mindent rendben találunk, a fehérjemodellen szemügyre vehetjük a kialakult csatornákat, lehetséges kötőhelyeket, a működés közben elmozdulni képes szakaszokat és olyan kísérleti eredményekre találhatunk szerkezeti magyarázatot, amelyekre pusztán az aminosav sorrend alapján esetleg sosem gondoltunk volna. Azt a kérdést azonban, hogy sikeres, élethű lett-e a modellünk, véglegesen a kísérletek és a szerkezetvizsgáló laboratóriumokban meghatározott eredmények döntik el.

2007.10.31. 14:19 | SA | 5 komment

Címkék: modell fehérjeszerkezet

A bejegyzés trackback címe:

https://akciospotencial.blog.hu/api/trackback/id/tr68214255

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Ignis 2007.11.01. 11:54:20

Annak idejen, ha jol emlexem a seti@home sikeren felbuzdulva keszult egy hasonlo elosztott szamitasa rendszer mely pontosan a feherjeszerkezet meghatarozasa a bazis/aminosav sorrendbol a cel. Valami Fold, vagy Folding volt a neve.
Tudja valaki, hogy mi lett a kezdemenyezessel?

SA 2007.11.01. 12:27:16

Jol emlekszel, Ignis. A projekt neve Folding@home.
folding.stanford.edu/. Ugy tudom, hogy a projekt sikeres, el es virul.

Hasonlo kezdemenyezes, (szinten egy nagyhiru laboratoriumbol, David Baker prof. es munkatarsai). Ennek a neve Rosetta@home.

Egy egesz listat talasz itt:
en.wikipedia.org/wiki/List_of_distributed_computing_projects

SA

Ziebi 2007.11.04. 17:08:01

Kedves SA:)

Elsősorban az érdekelne, hogy van-e valamilyen módszer a membránfejérjék pontos szerkezetének megállapítására?

Mert ugye azt írod -ha jól értem-hogy a kristályosításhoz gyakorlatilag reverzibilisen denaturálni kell magát az ismeretlen szerkezetű membránfehérjét is, és aztán az újra feltekeredik. Milyen valószínűséggel lesz ugyanolyan az "új" szerkezet mint amilyen a membránba ágyazva volt?

SA 2007.11.04. 20:51:58

Kedves Ziebi,

nem kell denaturálni a fehérjét, hanem olyan detergensekkel oldják le a lipidet, amelyek aztán ott maradnak a fehérje körül és ezek "helyettesítik" a membránt a kristályosításkor.

A fehérje vagy kicsapódik, vagy ha szerencsénk van és kristályosodik, akkor olyan szerkezetű lesz, amilyen volt.