Оқулық Қазақстан Республикасы Білім жəне ғылым министрлігі бекіткен Алматы, 2011
ІІІ тарау АҚУЫЗДЫҚ ИНЖЕНЕРИЯ НЕМЕСЕ ПРОТЕОМИКА НЕГІЗДЕРІ
жүктеу/скачать 4,09 Mb. Pdf көрінісі
|
Аубакиров Биотехнология
| ІІІ тарау
АҚУЫЗДЫҚ ИНЖЕНЕРИЯ НЕМЕСЕ ПРОТЕОМИКА НЕГІЗДЕРІ Ақуыздар құрылымы Биотехнологиядағы масштабты зерттеулер қатарына жататын «Адам геномы» басталар алдында, ғалымдар алда 100 мың шамасындағы гендердің нуклеотидтік тізбегін анықтау керек болатын шығар деп топшылаған болатын. Олар адамдардағы 100 мың жасуша ақуызының əрқайсысына тиісті өз гендері бар деп ойлаған еді. Осы зерттеулерді жүргізу барысында тек қана 25-30 мың геннің ғана анықталуы, əрбір геннің бірнеше ақуыз синтезіне жауап беретініне көз жеткізді. 1838 жылы голландия ғалымы Мульдер алғаш рет барлық тірі ағзаларда кездесетін күрделі органикалық затты белгілеу үшін «протеин» (ақуыз) терминін қолданған болатын. Тірі ағзаның құрамына кіретін ақуыздар немесе протеиндер (грекшеден protos – бірінші, алғашқы) органикалық қосылыстардың 50-85%-ын құрайды. 1871 жылы орыс химигі Н.Н.Любавин ақуыздардың амин қышқылдарынан тұратынын анықтады. Қазіргі кезде көптеген аурулардың шығу себебі, ақуыз метаболизмінің бұзылуынан туындайтыны белгілі болып отыр. Сондықтан, ақуыздар мен олардың жұретін зат алмасу ерекшеліктерінің терең зерттелуі, денсаулық сақтау саласында гендерді зерттеудегіден де артық жетістіктеріне алып келуі мүмкін деген пікірлер жасалынуда. Ғылымдағы ақуыздар түзілуі мен олардағы метаболизм үдерісінің жүруін зерттейтін бағыт – протеомика деп атала бастады. Ақуыздардың құрылымына тоқталу үшін, олар жөніндегі бірнеше маңызды мəселелерді еске түсіруге тура келеді. Ақуыздардың амин қышқылдарынан тұратыны белгілі. Амин қышқылдарының шеткі жақ үзіктері (цепь), кейбір жағдайларда циклдық құрылым түзетін көмірсутекті үзіктерінен құрылады. Амин қышқылдары өз кезегінде, аминдік топтарынан (–NH 2 ) жəне карбоксилді топтарынан (–СООН) тұратыны бізге белгілі. Амин қышқылдары бір-бірімен пептидтік байланыс арқылы жалғаса келе, полимер түзеді. Пептидтік байланыс – бір амин қышқылының аминдік тобы мен екінші амин қышқылының карбоксильді тобы жалғасуы арқылы жүзеге асады (сурет -9). 9-сурет. Пептидтік байланыстың түзілуі 41 Көптеген ақуыздардағы тиесілі атқарылатын жұмыстардың дұрыс жүруі, олардың пішіні мен құрылымына байланысты болады. Құрамына бірдей амин қышқылдарының түрлері кіргенімен, өздерінің молекуласында амин қышқылдарының орналасуы бойынша айырмашылықтары байқалған ақуыздардың пішіндері əр қилы келеді жəне соған сəйкес атқаратын қызметтері де өзгеше болады. Сонымен бірге, бір-біріне өте ұқсас ақуыздар бірдей қызметтерді атқаруы да, атқара алмауы да мүмкін. Ақуыздардың құрылымының төрт түрі белгілі: -бірінші реттік құрылымы – амин қышқылдары қалдықтарының бір-бірімен пептидтік байланыс арқылы тізбектеле жалғасуы (сурет-10). Ақуыздың бұл түрі рибосомада қалыптасады. 10-сурет. Ақуыздың бірінші реттік құрылымы -екінші реттік құрылымы – радикалдар арасындағы сутектік байланысының пайда болуы себепті, ақуыз молекуласының жекелеген бөліктері спираль тəрізденіп бұрала бастайды, немесе қыртысты қабаттар түзеді (сурет-11). 11-сурет. Ақуыздың екінші реттік құрылымы 42 -үшінші реттік құрылымы – мұндағы пайда болатын қосымша байланыстар нəтижесінде көрініс табады (сурет-12). 12-сурет. Ақуыздың үшінші реттік құрылымы -Төртінші реттік құрылымы – көптеген ақуыздарда (бірақ барлығында емес) кездесетін, үшіншілік құрылымы бар бірнеше ақуыз молекуласының, бір-бірімен амин қышқылдарының радикалдары арқылы байланысқа түсуі нəтижесінде пайда болады. Мұның нəтижесінде шар тəрізді молекулалы (глобулярлы ақуыздары) немесе жіпшумақ тəрізденген (фибриллярлы) ақуыздыр қалыптасады. Ферменттік белсенділік көрсету қабілетіне ие ақуыздар – көбінесе глобулярлы (сурет-13), ал құрылымдық ақуыздары – фибриллярлы тобына жатады (мысалы шаш немесе бұлшық еттері құрамына кіретіндер). 13-сурет. Ақуыздың төртінші реттік құрылымы 43 Радикалдар арасындағы өзара əрекеттер байланыстардың бірнеше түрлері арқылы жүзеге асырылады. Олар бір-біріне жай ғана тартылуы арқылы (гидрофобты əрекеттер), не болмаса сутектік байланыс түзуі нəтижесінде бір атомда пайда болатын бөлімдік теріс зарядының екінші атомда көрініс беретін оң зарядқа тартылуы барысында жүзеге асырылуы мүмкін. Көп таралатын байланыстар түріне дисульфидті байланыс жатады. Дисульфидті байланыс деп – күкірттің екі атомы арасында пайда болатын ковалентті байланыс айтылады. Цистеин амин қышқылы құрамына кіретіндіктен, көптеген ақуыздар сульфидтік топтарына ие болады. Коваленттік байланыс – электрондардың жалпыландырылуы, ортақ электрондық жұптарының түзілуі екендігін еске түсіре кетейік. Дисульфидтік байланыс эукариот жасушаларының цитоплазмаларында пайда болады. Прокариот жасушаларында болса, мұндай байланыс түрінің пайда болуына алып келетін жағдайлар қалыптаса алмайды. Егерде, сіздер, құрылымы үшін дисульфидтік байланысы өте қажет болатын ақуызды бактерия жасушасында синтездегіңіз келсе, онда мұндай ақуыздың соңғы конформациясының қалыптаса қоймайтынын есепке алуыңыз керек болады. Сонымен, сіздер жасуша метаболизмін оған жат болып келетін ақуыз синтезіне бағыттағыңыз келетін болса, төмендегі келтірілген аспектілерді білуіңіз керек болады: – көптеген онжылдықтар бойынша генетиктерде қалыптасқан «бір ген – бір ақуыз» сөз тіркесінің, қазіргі кезде ағат пікір екендігін есіңізде ұстаңыз. Белгілі бір гендер бірнеше ақуызын коделей (кодтай) алады; – ақуыздың атқаратын қызметтері, олардың молекуласы қабылдайтын пішінге (конформация) байланысты болады; – ақуыздың соңғы пішіні, күкірттің екі атомдары арасында болатын дисульфидті байланыстың қалыптасауына байланысты тұрақтанады. Мұндай байланыс түрі бактериялды жасушаларында қалыптаса алмайды; – ақуыздың пішіні тек қана оның химиялық құрамы ғана емес, сонымен бірге жасушада кездесетін басқа да молекулаларының əсеріне байланысты қалыптасады. Мұндай молекулалар ақуыздың дұрыс конформация түзуіне жəрдемдеседі; – ақуыздың пішіні өзгеріп тұруы мүмкін. Басқаша айтқанда, ақуыз жасушаның қажеттілігіне орай «ұйып» немесе қайтадан «жазылып» тұру қасиетіне ие; – қоршаған ортада қалыптасқан жағдайға байланысты, жасушаның құрамындағы ақуыздардың типі мен саны əрдайым өзгеріп тұрады. Қазіргі кезде биоинженерлер, жасуша ішіндік ортасы өзгертілген мутантты бактерияларын пайдалану немесе жартылай пайда болған ақуызды алып, оның құрылымының ақырғы қалыптасуын жасушадан тыс жағдайда жүргізу мүмкіндіктеріне ие болды. жүктеу/скачать 4,09 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|