معلومة

مشاكل الواجبات المنزلية - وحدة تعلم الأدب: البروتين التنظيمي الحاد الستيرويدي - علم الأحياء

مشاكل الواجبات المنزلية - وحدة تعلم الأدب: البروتين التنظيمي الحاد الستيرويدي - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تحتوي هذه الصفحة على أسئلة التقييم / الاختبار باستخدام البيانات والأرقام والرسوم البيانية من المجلات البحثية مثل Journal of Biological Chemistry التي تسمح باستخدامها ، أو من المجلات مثل PLOS ذات الوصول المفتوح تمامًا.تم اختيار الأوراق والموضوعات المختارة للتقييم فهم الطلاب للمفاهيم التأسيسية للجمعية الأمريكية للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية (ASBMB) وأهداف التعلم بالإضافة إلى المفاهيم والأهداف التأسيسية لـ MCAT2015. يركز كل من ASBMB و MCAT2015 بشدة على مهارات البحث والاستدلال العلمي ، والتي ربما يتم تقييمها بشكل أفضل من خلال الأسئلة المفتوحة المستمدة من الأدبيات التي يجب على الطلاب فيها توظيف مهارات بلوم عالية المستوى في التطبيق والتحليل.

يمكن أيضًا استخدام هذه الأسئلة من قبل الطلاب الذين يبحثون عن المزيد من الفرص لممارسة تفسير نتائج المؤلفات البحثية. تعد القدرة على تطبيق المعلومات والمفاهيم وتحليلها وتقييمها في صميم البحث العلمي ومهارات التفكير المنطقية التي تعتبر أساسية لمعايير الكفاءة ASBMB و MCAT2015 الجديدة. تم تصميم الأسئلة في وحدة التعلم هذه لتقييم هذه الكفاءات باستخدام إجابات مفتوحة بدلاً من أسئلة الاختيار من متعدد. يمكن العثور على الإجابات على الرابط أسفل هذه الصفحة.

ورقة ابحاث: مطلوب انتقال الكرة المنصهرة المعتمد على الأس الهيدروجيني لنشاط البروتين التنظيمي الحاد الستيرويدي ، StAR. بو واي بيكر ، وداستن سي ياورسكي ، ووالتر إل ميلر جي بيول. كيم ، المجلد. 280 ، العدد 50 ، 41753-41760 ، 16 ديسمبر 2005

يتطلب تصنيع الستيرويدات الكوليسترول ، والذي يتم تحويله إلى بريجينولون بواسطة إنزيم في غشاء الميتوكوندريا الداخلي (IM). بروتين تنظيمي سنسميه ريال سعودى، موجود في الغشاء الخارجي للميتوكوندريا (OM) ويشارك في حركة الكوليسترول من OM إلى IM. يمكن أن تسبب الطفرات في SR تضخم الغدة الكظرية الخلقي ، وهو مرض قاتل. يتم تصنيع البروتين في السيتوبلازم على شكل 37000 ميغاواط قبل البروتين ، والذي يستهدف "تسلسل القائد" N الطرفية SR إلى الميتوكوندريا. عند نقل البروتين إلى العضل ، يتم شق القائد بواسطة تحلل البروتين وإزالته من البروتين النشط النهائي. يجب أن تكون المحطة C مهمة لوظيفتها لأن الطفرات في هذه المنطقة تسبب تضخم التنسج الذي تمت مناقشته أعلاه.

تشير نماذج SR إلى أنه مشابه للبروتين ذي الصلة الذي له هيكل برميل مع جيب ربط مسعور يمكنه ربط الكوليسترول. إذا تمت إزالة أول 62 من الأحماض الأمينية الطرفية N من السلائف ("البروتين الأولي") ، فإن البروتين (N-62 ريال) يحتفظ بالنشاط. عند إضافته إلى LUVs بتكوين دهني مشابه لـ OM ، يتم حماية الطرف الحلزوني ألفا C فقط للبروتين من البروتياز المضافة ، مما يشير إلى أن هذه النهاية تدخل في OM ، مما يربط البروتين بشكل فعال بـ OM. باستخدام التحليل الطيفي والتحليل البروتيني للبروتين ، يبدو أن البروتين قد يتبنى حالة الكريات المنصهرة عند كل من درجة الحموضة المنخفضة أو عند الارتباط بـ LUV. يبدو أن تغيير الشكل يحدث عندما يتفاعل البروتين مع مجموعات الرأس البروتونية في LUV. يعتبر اللولب الطرفي C أكثر حماية من التحلل البروتيني عند درجة الحموضة 4.0 مقارنة بـ 6.5. تظهر دراسات النمذجة المستندة إلى هياكل الأشعة السينية للبروتينات المتماثلة أن قناة الوصول إلى موقع الارتباط الكارهة للماء في البروتين ليست كبيرة بما يكفي لتمرير الكوليسترول. تظهر هذه النتائج أن البروتين يجب أن يغير التطابق لاستنباط نشاطه البيولوجي. تم إجراء التجارب الموضحة أدناه لتحديد ما إذا كان هناك تغيير في التكوين يحدث في البروتين عند التفاعل مع الدهون ، وما إذا كانت حالة الكريات المنصهرة من البروتين قد تشكلت.

يظهر هيكل نموذج N-62 SR أدناه في الشكل 1A. يحتوي على مجال N مطوي بإحكام ومجال C- مطوي بشكل فضفاض. تم إجراء محاكاة الديناميكيات الجزيئية للبروتين تحت 3 حالات بروتون مختلفة في حمام مكون من 9631 جزيء ماء ، من أجل محاكاة التغييرات التوافقية المحتملة في البروتين. تم تعريف حالة الشحن الأولى على أنها محايدة ، تحاكي درجة الحموضة 7.0. بعد ذلك قاموا بتغيير حالة البروتونات للأحماض الأمينية لتعكس الشحنات المتوقعة تحت الحالة الحمضية (الرقم الهيدروجيني 4) ، والتي قد تعزز التغيير في حالة الكريات الأمينية المنصهرة. في تجربة أخيرة ، تركوا غالبية البروتين في حالة درجة الحموضة المحايدة ، لكنهم غيروا حالة شحن اللولب الطرفي C فقط إلى ظروف حمضية (درجة الحموضة 4.0).

شكل 1.
النمذجة والديناميات الجزيئية لـ N-62 SR. أ، مخطط الشريط لنموذج N-62 SR ؛ تظهر جسور الملح بين Asp (D) 106 و Arg (R) 272 وبين Glu (E) 136 و Arg (R) 274 على أنها الكرة والعصا التوكيلات (أبيض، كربون؛ أزرق، نتروجين؛ أحمروالأكسجين). ب، إجمالي مستويات الطاقة لمحاكاة MD كدالة للوقت. أسود، حيادي؛ أحمرحمضية. لون أخضر، C- الحلزون المحمض. ج، جذور الانحراف مربع متوسط ​​(RMSD) من - الكربون أثناء MD للهيكل الأولي N-62 SR. د، صور Asp-106-Arg-272 بعد 2800 ps من MD تحت محايد (أعلى) وظروف C-helix المحمضة (قاع). الكربون الكربوكسيل (Cγ) للأرج -106 في الحلقة -1 (اليسار) إلى ذرتين من الأكسجين ، (Oδ1 و Oδ2) ، وكربون guanidino (C) من Arg-272 في C-helix (حق) مرتبط تساهميًا بذرتين من النيتروجين (N.2 و ن1). في ظل ظروف محايدة ، يشكل Arg-106 رابطتين هيدروجينيتين إلى Arg-272 (Oδ1-Nω2 و Oδ2-Nω1) ، ولكن في ظل ظروف C-helix المحمضة ، تتعطل الحلقة ω1 وحركة C-helix والترابط.

1. ما هي الأحماض الأمينية التي ستتكون عند التحول من الظروف المحايدة إلى الحمضية (درجة الحموضة 4.0). اشرح لماذا أجرى المؤلفون محاكاة باستخدام اللولب الطرفي C فقط في حالة البروتون الحمضية.

2. قارن بين طاقات الهياكل المحايدة والمحمضة (1B) وصلابة الهيكلين في 1D. أيهما أكثر إحكاما؟ مرن؟ أعلى في الطاقة؟ أيهما سيكون أكثر اتساقًا مع شكل الكريات المنصهرة؟ هل تدعم هذه الهياكل فكرة أن البروتين قد يتفاعل مع الغشاء من خلال اللولب الطرفي C؟


3. تم أخذ لقطات لمحاكاة الديناميات الجزيئية كل 100 بيكو ثانية ، وتم تحديد وتمثيل المسافة بين Cγ لـ Asp (D) 106 في الحلقة ومجموعة guanidino لـ Arg (R) 272 على الحلزون ألفا C- الطرفية بيانياً أدناه في الشكل 2C (اللوحة العلوية) أدناه (نفس الترميز اللوني كما كان من قبل). تُظهر اللوحة السفلية في 2C المسافة بين Asp (D) 136 و Arg (R) 274.

الشكل 2.
حركة جزيء StAR خلال الديناميات الجزيئية. أ، ج تراكب المطابقة من لقطات MD كل 100 ps عبر محاكاة 3-ns في محايد (اللوحة اليسرى) ، حمضية (اللوحة الوسطى) ، و C-helix المحمض (اللوحة اليمنى) شروط. البروتين ديناميكي ، لا سيما في الأطراف البعيدة ومناطق الحلقة ، ولكن يتم الحفاظ على الهيكل العام جيدًا عند الأس الهيدروجيني المحايد والحمضي. في درجة الحموضة المنخفضة ، تكون انتقالات التشكل بارزة بشكل خاص في Ω1 منطقة. ب، المسافات بين الذرية (in �) بين Arg-272 و Asp-106 كدالة للوقت أثناء محاكاة الديناميات الجزيئية. الكربون الكربوكسيل (Cγ) من Arg-106 في الحلقة Ω1 مرتبط بذرتين من الأوكسجين ، يطلق عليهما Oδ1 و Oδ2 ، وكربون guanidino (Cζ) من Arg-272 في الحلزون C مرتبط تساهميًا بذرتين من النيتروجين ، يطلق عليه Nω1 و Nω2. تم رسم المسافات بين هذه الذرات كما يلي: في أحمر، Oδ1 / Nω2 ؛ لون أخضر، Oδ1 / Nω1 ؛ أسود، Oδ2 / Nω1 ؛ و أصفر، Oδ2 / Nω2. في ظل ظروف محايدة ، تكون مسافات Oδ1 / Nω2 و Oδ2 / Nω1 2.8 0.1 � ، مما يفضل الترابط الهيدروجيني ؛ أزواج Oδ1 / Nω1 و Oδ2 / Nω2 أقل احتمالا. اللوحة العلوية، حيادي؛ اللوحة الوسطىحمضية. اللوحة السفلية، C- الحلزون المحمض. جوالمسافات بين الذرية خلال MD. قمة، المسافة (in �) بين Cζ في Arg-272 و Cγ في Asp-106. قاع، المسافة (في �) بين Cζ في Arg-274 و Cδ في Glu-136. أسود، حيادي؛ أحمرحمضية. لون أخضر، C- الحلزون المحمض.

بالإشارة إلى موقع بنية الأحماض الأمينية الموضحة في الشكل 1 أ ، والبيانات الواردة في الشكل 2 ج ، أي جزء من البروتين من المرجح أن يتغير لتعزيز وصول الكوليسترول إلى الجيب المرتبط بالستيرول في البروتين؟


في محاولة لإجراء تحكم إضافي في تجربتهم الديناميكية الجزيئية "in silico" ، وجد المؤلفون زوجين من الأحماض الأمينية مع الأحماض الأمينية في كل زوج تكون تقريبًا 4 أنجستروم من بعضها البعض في الحلزون C والحلقة المجاورة. كان الزوجان هما Ser 100 / Ser 261 و Asp 106 / Ala 268. قاموا بتغييرهما إلى Cys وأنشأوا أزواج الطفرات التالية "في silico" (في رمز حرف واحد): S100C / S261C و D106C / A268C. ملحوظة: DA mutant يضع C268 أقرب إلى نهاية الحلزون C منه في متحولة SS ، حيث يكون C هو الموضع 261

4. لماذا اعتقدوا أن تغيير هذه الأحماض الأمينية إلى Cys لن يغير بشكل كبير من طي البروتين؟

5. أظهرت نتائج تقليل الطاقة أن العمود الفقري Cα للحلزون C أو الحلقة لم يتغير. ما هو التأثير المحتمل على الهيكل المحلي في محيط الزوج؟ كيف ستتغير محاكاة الديناميكيات الجزيئية في اللوحة العلوية من 2C؟


الطفرات الموصوفة أعلاه حيث تم صنعها باستخدام الطفرات الخاصة بالموقع ، وتشغيل المواد الهلامية SDS-polyacrylamide.

6. لماذا هاجرت الطفرات (DA) و SS على الهلام أكثر من النوع البري (WT) البروتينات غير المطفرة؟

7. عندما عولجت البروتينات الطافرة أولاً ب diothiothreitol (DTT) قبل الحبيبات الكهربية ، ترافقت مع بروتينات WT. عندما عولجت البروتينات الطافرة بالدياميد (يؤكسد الكبريتيدات إلى ثاني كبريتيدات) ، لم تتأثر هجرتها. يتم عرض هياكل DTT و Diamide أدناه. اشرح نتائج الجل.

الشكل 3.
توصيف طفرات ثاني كبريتيد أ، نموذج N-62 SR يوضح مواقع متحولة SS لتحل محل Ser-100 و Ser-261 و DA mutant لتحل محل Asp-106 و Ala-268 بـ Cys. يتم عرض كلا الطافرين في جزيء واحد ، ولكن تم تحضير كل منهما على حدة. لاحظ أن المنظور من "خلف" الجزيء ، مقارنة بالشكل 1أ. ب، هلام SDS-PAGE من SS (حق) و DA (اليسار) المسوخ. تسميات الممرات في كل هلام هي كما يلي: م، معايير الوزن الجزيئي ؛ WT، النوع البري N-62 SR ؛ SS و DAوالبروتينات الطافرة غير المعالجة. دياميد ، متحولة زائد دياميد ؛ DTT، متحولة بالإضافة إلى DTT.

8. يوضح تسلسل الأحماض الأمينية ، كما هو مشتق من تسلسل الحمض النووي ، أن بروتين WT N-60 يحتوي على 3 Cys وأن الطافرين (DA و SS المتحوران على النحو الوارد أعلاه لاحتواء اثنين من Cys) يحتوي كل منهما على 5. كمية Cys المجانية في كل بروتين تم تحديده باستخدام كاشف Ellman. ارسم رد فعل لإظهار كيفية تفاعل Cys الحرة (ممثلة بـ RSH أدناه) مع كاشف Ellmans. ما الأداة التي ستستخدمها لقياس التفاعل وتحديد مستويات السيستالات؟

  • آلية التفاعل:

9. تظهر نمذجة الكمبيوتر لـ WT N60 SR عدم وجود ثنائي كبريتيد واثنين من Cys يمكن الوصول إليها. قارن عدد مخلفات Cys التي تحددها Ellman لكل بروتين في وجود وغياب كبريتات دوديسيل الصوديوم.

بروتين# Cys - SDS# Cys + SDS
WT23
DA23
SS23

لماذا ا؟


10. تم إجراء مقارنة بين أطياف القرص المضغوط وأطياف الانبعاث الفلورية لبروتين WT واثنين من المسوخات ، SS و DA. لماذا تم ذلك؟

الشكل 6.
التحليل الطيفي. قمة، أطياف UV-CD بعيدة ؛ قاع، أطياف التألق من النوع البري (أسود) ، متحولة SS (أزرق) و DA متحولة (أحمر) من N-62 SR.


تم إجراء قياسات القرص المضغوط التالية على طفرات WT و SS و DA عند درجة حموضة مختلفة إلى s

الشكل 7.
أ، أطياف CD للأشعة فوق البنفسجية البعيدة من النوع البري (اليسار) ، متحولة SS (وسط) و DA متحولة (حق) من N-62 StAR. تم تقييم كل بروتين عند درجة الحموضة 2 (خط أحمر متصل) ، درجة الحموضة 2.5 (خط أحمر منقط) ، الرقم الهيدروجيني 3.0 (خط أخضر متصل) ، الرقم الهيدروجيني 3.5 (منقط خط أخضر) ، الرقم الهيدروجيني 4.0 (خط أزرق متين) ، الرقم الهيدروجيني 4.5 (خط أزرق منقط) ، درجة الحموضة 6.0 (خط تان صلب) ودرجة الحموضة 7.4 (خط أسود). ب، وتوقع -محتوى حلزوني من النوع البري (أسود) ، SS (أزرق) و DA N-62 SR (أحمر).

11. قارن الأطياف في الشكل 7 أ للطفرات ، وخاصة متحولة DA) إلى WT. لاحظ أيضًا البيانات الموجودة في 7 ب. ما هو التأثير الكلي على التغيير في بنية البروتين داخل الطفرات؟ هل تتفق جميع البيانات مع فكرة أن تكوين الكريات المنصهرة قد يلعب دورًا في نشاط البروتين؟


12. بناءً على استنتاجاتك والبيانات ، رتب البروتينات التالية حسب نشاط ارتباطها بالكوليسترول: WT ، SS mutant ، DA mutant. يشرح.

.

الإجابات: وحدة تعلم الأدب: البروتينات 1


شاهد الفيديو: برنامج أنا وولدي: التوقيت المدرسي ضرورة التمارين المنزلية واهميتها من وجهة نظر التلاميذ (شهر نوفمبر 2022).