یک تیم از محققان بین‌المللی، مدلی را طراحی نموده‌اند که تکامل پروتئین را شبیه‌سازی می‌کند. با استفاده از پروتئین‌های غیرقابل استفاده‌ی سخت، این مدل کامپیوتری نشان می‌دهد که چگونه مولکول‌های تکامل‌یافته می‌توانند با هم کار کنند تا ماشین‌های مولکولی پویا و کارآمدی را به وجود آورند. انعطاف‌پذیری مولکولی سبب می‌شود که پروتئین‌ها، شکل سه‌بعدی خود را برای اتصال به مولکول‌های دیگر تغییر دهند. این ویژگی برای عملکرد آن‌ها حیاتی است.
محققین مرکز Soft and Living Matter موسسه علوم پایه کره‌ی جنوبی با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه راکفلر و دانشگاه Geneva برای به دست آوردن این پروتئین که می‌تواند به راحتی تغییر شکل داده و به مولکول‌های دیگر متصل شود همکاری نموده‌اند.
درک این رابطه یکی از مهم‌ترین جنبه‌های زیست‌شناسی پروتئین است. چرا که می‌تواند به توضیح عملکرد دارویی داروهای مرتبط با اهداف موردنظر کمک کند.
تکامل، در طول میلیاردها سال باعث شکل‌گیری دنیایی شده است که هم اکنون در اطراف خود نظاره‌گر آن هستیم. این پروتئین‌ها به‌طور هماهنگ با هم کار می‌کنند تا پروسه‌های زندگی همچنان ادامه یابند. آن‌ها مسئول عملکرد روان هر گونه ارگانیسمی هستند. این پروتئین‌ها مولکول‌های دیگر (لیگاندها) را تشخیص می‌دهند، به آن‌ها متصل می‌شوند و آن‌ها را به چیز دیگری تبدیل می‌کنند.
سایر پروتئین‌ها که عملکرد حمل و نقل را ایفا می‌کنند، ساختار و پشتیبانی از سلول‌ها را ارائه می‌نمایند. ژن‌ها اطلاعات مربوط به تولید و طراحی این ماشین‌های مولکولی را ذخیره می‌کنند. با این وجود، علیرغم دهه‌ها تحقیق، تهیه نقشه‌ای که مسیر ژن به عملکرد پروتئین را ترسیم کند، محقق نشده است.
بر اساس یک نظرسنجی که اخیراً انجام شده، عملکرد پروتئین بر «اتصالات انعطاف‌پذیر» متکی است. این مطالعه ارتباط بین عملکرد و انعطاف‌پذیری را با مدل‌سازی پروتئین‌هایی مانند شبکه‌های الاستیک بررسی می‌کند.
در این مدل، پروتئین‌هایی که از اسیدهای آمینه انعطاف‌پذیر (قطبی) و سفت و سخت (هیدروفوبیک) ساخته شده‌اند توسط جهش‌های مولکولی به هم متصل می‌شوند.
اگر برخی از مناطق پروتئینی به اندازه کافی انعطاف‌پذیر باشند، یک کانال «فلاپی» ایجاد می‌شود و کل ماشین مولکولی می‌تواند مانند یک لولا خم شود. این حرکت، به مولکول‌های پروتئین اجازه می‌دهد تا به‌طور مؤثری به مولکول‌های دیگر متصل شوند.
اتصال بین لیگاند و یک پروتئین سفت و یا انعطاف‌پذیر می‌تواند همانند توپی که به سطح سفت و سنگی زمین برخورد می‌کند و یا یک بالش نرم تصور شود. احتمالاً توپ پس از برخورد به سطح سنگی مجدداً به هوا پرتاب می‌شود، اما به احتمال زیاد بالش در همان نقطه برخورد باقی می‌ماند. بنابراین، پروتئین انعطاف‌پذیر، یک اتصال‌دهنده بهتر است. در این مدل، ژن‌ها جزئیات طراحی پروتئین را به صورت باینری ذخیره می‌کنند.
اسیدآمینه‌های انعطاف‌پذیر به‌عنوان صفر و اسیدهای آمینه سخت به‌عنوان ۱ ذخیره می‌شود. در نتیجه، کل ساختار پروتئین را می‌توان به‌عنوان یک کد باینری ساده مانند ۱۱۱۱۰۰۰۱ … ۱۱۱، شبیه به حافظه دیجیتالی یک کامپیوتر کدگذاری کرد. با این وجود، تمام کدها به پروتئین‌های عملکردی تبدیل نمی‌شوند، به‌عنوان مثال یک کد: ۱۱۱۱۱۱ … ۱۱۱۱، باعث می‌شود پروتئین کاملاً سفت، غیرقابل حرکت و غیرفعال باشد.
در میان تمام کدهای ممکن، تنها برخی از پروتئین‌های کاربردی دارای یک منطقه فلاپی در مرکز خود هستند که می‌تواند به لیگاند متصل شود. این مطالعه که درک جدیدی را از تکامل پروتئین‌ها ارائه می‌دهد، در مجله آکادمی ملی علوم (PNAS) منتشر شده است.
✳️ مترجم: آزاده داودی
☑ لینک خبر
☑ عضویت در زیست فن پزشکی
☑ عضویت در کانال زیست فن
