Oluşturulan forum yanıtları
- Yazılar
-
:cowsleep_gif: :cowsleep_gif: :cowsleep_gif: :cowsleep_gif: :cowsleep_gif: :cowsleep_gif: :cowsleep_gif: :cowsleep_gif:
[size=medium]Yapı tahmini ve simülasyon:
Yapısal genomik sahasını tamamlayıcı bir yaklaşım olarak protein yapı tahmini, yapısı çözülmemiş proteinler için makul modeller geliştirmeyi amaçlar. Yapı tahmininin en başarılı tipi olan homoloji modellemesi, modellenecek proteine dizin benzerliği olan “şablon” bir yapıya dayanır. Yapısal genomiğin amacı çözülmüş yapılar arasında yeterince çeşitlilik elde edip geri kalanları modellemektir. Mevcut şablon yapılar modelenecek proteine uzaktan ilişkili olduğu durumlarda güvenilir modeller üretmek zordur. Bu sorunun çüzümü dizin hızalamasının en doğru şekilde yapılmasından geçmesi gerektiği öne sürülmüştür.Yapı tahmin yöntemleri yeni bir saha olarak gelişmekte olan protein mühendisliğine yol göstermektedir, bu yolla yeni protein katlamaları tasarlanabilmiştir.Moleküler yanaşma (molecular docking) ve protein protein etkileşimleri gibi moleküller arası etkileşimlerin tahmini bu sahada çözülmeye çalışılan daha karmaşık bir problemlerdendir.
Protein katlanması ve bağlanma süreci moleküler dinamik teknikleri ile simüle edilebilir. Moleküler dinamik yöntemlerle kuantum mekanik hesaplamalarının birleştirilmesi yoluyla da proteinlerin elektronik yapıları incelenmektedir.[/size]
[size=small]Çesitli organizmalara ait genomik ve proteomik veriler sayesinde araştırmacılar evimsel olarak birbirine uzak canlılarda bulunan homolog proteinleri dizi hizalaması (sequence alignment) ile verimli bir şekilde tanımlayabilmektedirler. Dizi profilleme programları ile nükleotit dizilerinde restriksiyon enzimi haritaları, açık okuma çerçevesi (open reading frame) analizleri, protein dizilerinden ikincil yapı tahminleri gibi analizler yapılabilir. Bu verilerden ilogenetik ağaçlar inşa edilebilir ve ClustalW gibi özel yazılımlar kullanarak modern canlılar ve genlerinin ataları hakkında evrimsel hipotezler geliştirilebilir. Biyoenformatik sahası genomik ve proteomik verileri birleştirerek, anlamlandırmak ve analiz eder. Bu yolla biyolojik problemlere gen bulma ve kladistik gibi bilişsel teknikler uygular.[/size]
[size=medium] Proteomik ve biyoenformatik:
Bir hücre veya hücre tipinde bulunan proteinlerin tamamına onun proteomu ade verilir, bu tür büyük boyutlu veri kümelerinin araştırılması da proteomik sahasının konusudur (bu dalın ismi ilgili bir saha olan genomikten türetilmiştir). Proteomikte kullanılan anahtar teknikler arasında protein mikrodizilimleri (protein microarray) ve iki-hibrit taraması sayılabilir. Protein mikrodizilimleri hücredeki çok sayıda proteinin seviyelerinin belirlenmesini, iki-hibrit taraması ise protein-protein etkileşimlerinin sistematik olarak incelenmesini sağlar. Olası biyolojik etkileşimlerin tümüne interaktom (interactome) adı verilir. Mevcut olan her protein katlamasınına sahip olan proteinlerin yapılarının sistematik olarak çözme girişimine yapısal genomik adı verilmiştir.[/size]
[size=medium] Hücrede yerleşimi :
Proteinlerin in vivo araştırılmalarında hücre içinde sentez ve yerleşimine (lokalizasyonuna) bakılır. Çoğu hücre içi protein sitoplamada sentezlenir, çoğu membran proteini veya salgılanan protein protein isie endoplazmik retikulumda sentezlenir. Ancak, proteinlerin sentezlendikten sonra belli organellere veya hücre içi yapılara nasıl yollandıklarının ayrıntıları çoğu zaman bir araştırma konusu olur. Hücresel yerleşimi belirlemek için kullanılan faydalı bir teknik, genetik mühendislikle ilgilenilen protein flüoresan bir protein (Green Fluorescent Protein, GFP) ile birleştirerek bir füzyon protein oluşturulmasıdır. Füzyon proteinin hücre içindeki yeri, mikroskop kullanarak kolayca ve açık bir şekilde görüntülenebilir, bunun örnekleri yandaki şekilde görülebilir.
Yönlendirilmiş mutagenez (site-directed mutagenesis) olarak bilinen bir diğer genetik mühendislik yöntemi ile proteinin dizisi ve dolayısıyla onun yapısı, hücresel yerleşimi ve düzenlenmesi değiştirilebilir. Değiştirilmiş protein in vivo olarak GFP işaretlemesi ile, in vitro ise enzim kinetik ve bağlanma ölçümleri ile izlenebilir.[/size]
[size=medium] Protein saflaştırması :
İn vitro analizler yapabilmek için bir proteinin diğer hücre bileşkelerinden saflaştırılması gerekir. Bu süreç genelde önce hücrenin parçalanmasıyla (sitoliz ile) başlar; hücre zarı bozulur ve hücrenin içeriği ham lizat (crude lysate) olarak adlandırılan bir sıvı halinde salınır. Bu karışım ultrasantrifigasyon ile hücrenin farklı kısımlarından oluşmuş bölümlere ayrılır; çözünür proteinler, membran lipitleri ve proteinler, hücre organelleri ve nükleik asitler bu şekilde birbirlerinden ayrılırlar. Tuzla çökeltme (salting out) yöntemi ile lizattaki proteinlerin konsantrasyonu artırılabilir. Bunun ardından, arzu edilen proteini saflaştırmak için onun büyüklüğü, elektrik yükü ve bağlanma afinitesi gibi özelliklerine dayanarak çeşitli kromatografi teknikleri kullanılır. Saflaştırmanın derecesini takip etmek için jel elektroforezi (eğer proteinin büyüklüğü biliniyorsa), spektroskopi (eğer proteinin ayırdedici spektroskopik özellikleri varsa) veya enzim ölçmeleri ile (eğer proteinin enzim etkinliği varsa) kullanılır.
Doğal bir proteinin laboratuvar uygulamaları için yeterince saf olarak elde edilebilmesi için bir seri saflaştırma aşamasından geçmesi gerekebilir. Bu süreci basitleştirmek için çoğu zaman genetik mühendislik kullanılarak proteinin yapı ve etkinliğine etki etmeden saflaştırılmasını kolaylaştıracak kimyasal özellikler eklenir. Belli bir amino asit dizisinden oluşan bir işaret (“tag”), çoğu zaman bir seri histidin kalıntısı (“His-tag”), proteinin bir ucuna eklenir. Bunun sonucunda, nikel içeren bir kromatografi kolonundan lizat geçirilince histidin kalıntıları nikele bağlanır ve kolonda tutulur, lizattaki işaretlenmemiş diğer herşey kolondan geçip gider.[/size]
[size=small]Araştırma yönetmeleri: Biyolojik moleküller arasında en fazla çalışılmış olanlardan olan proteinlerin etkinlikleri ve yapıları hem in vitro hem de in vivo olarak çalışılır. Saflaştırılmış proteinlerin kontrollü ortamlarda incelendiği in vitro çalışmalar bir proteinin nasıl işlev gördğüğnü oğrenmeye yarar. Örneğin enzim kinetiği çalışmaları bir enzimin katalitik etkinliğinin kimyasal mekanizmasını ve olası substrat moleküllerine olan afinitesinin araştırılmasına yarar. Buna karşın, proteinlerin hücre içinde hatta bütün bür organizmadaki etkinlikleriyle ilgili in vivo deneyler bir proteinin nerede işlev gördüğü ve nasıl düzenlendiği hakkında tamalayıcı bilgiler verir.[/size]
[size=medium]Yapısal proteinler :
Yapısal proteinler akışkan biyolojik yapılara bükülmezlik ve peklik sağlarlar. Çoğu yapısal protein fibröz proteindir, örneğin aktin ve tübülin monomerleri globüler ve çözülgen proteinler olmalarına rağmen polimerleştikleri zaman hücre iskeletinin parçası olan, uzun ve bükülmez lifler oluştururlar. Hücre iskeleti hücrenin şeklini ve büyüklüğünü korumasını sağlar. Kollajen ve elastin bağ dokunun önemli bileşkeleridir; keratin ise saç, tırnak, tüy ve bazı hayvanlarda kabuk gibi sert veya lifli dokularda yer alır.
Yapısal görev yapan diğer proteinler arasında miyozin, kinesin ve dinein gibi motor proteinler vardır, bunlar mekanik kuvvet yaratırlar. Bu proteinler eşeyli çoğalan çok hücreli canlılarda sperm hücrelerinin ve tek hücreli canlıların hareket yeteneği (motilitesi) için çok önemlidir. Kasların kasılmasında oluşan kuvvet de bu proteinler tarafından meydana gelir.[/size]
[size=small]Çoğu ligand taşıma proteini küçük moleküllere bağlanıp onları çok hücreli bir canlının vücudunda başka bir yere taşırlar. Bu proteinler ligandları yüksek konsantrasyonda olduğu zaman yüksek bir afiniteye sahip olmalı ama konsantrasyonun düşük olduğu hedef dokuda ligandı salmalıdır. Ligand-bağlayıcı proteinin klasik örneği hemoglobindir, omurgalılarda oksijeni akciğerlerden diğer organ ve dokulara taşır ve her biyolojik alemde yakın homologları vardır.
Transmembran proteinler hücre membranının küçük molekil ve iyonlara olan geçirgenliğini değiştirerek ligand taşıyıcı protein olarak görev yapabilirler. Membranın hidrofobik olan içi polar ve yüklü moleküllerin difüzyonuna elvermez. Membran proteinlerinde bulunan kanallar bu küçük moleküllerin hücreye girip çıkmalarını sağlar. Çoğu iyon kanalı belli bir iyon için özelleşmiştir; örneğin potasyum ve sodyum kanalları bu iki iyondan yalnızca birini geçirirler.[/size]
[size=small]Hücre sinyallemesi ve ligand taşıması:
Çoğu protein hücre sinyallemesi ve sinyal aktarımı süreçlerinde yer alırlar. İnsülin gibi bazı proteinler, hücre dışı proteinler olup sentezlendikleri hücreden uzaktaki dokulardaki hücrelere bir sinyal taşırlar. Diğerleri reseptör olarak çalışan membran proteinleridir, ana işlevleribir sinyal molekülüne bağlanmak ve hücre içinde bir biyokimyasal tepkiye yol açmaktır. Çoğu reseptör, bağlanma yeri hücre yüzeyinde bulunan ve hücre içinde bir etki bölgesi olan membran proteinidir. Etki bölgesinin bir enzim etkinliği olabilir veya hücredeki başka proteinlerce algılanabilen bir konformasyon değişimine uğrayabilir.
Antikorlar, adaptif bağışıklık sisteminin protein bileşkeleridir, ana işlevleri antijenlere, yani vücuda yabancı olan maddelere, bağlanıp onların imha edilmeleri için işaretlemektir. Antikorlar hücre dışı ortama salgılanabilirler veya plazma hücresi olarak adlandırılan özelleşmiş B lenfositlerinin membranlarına takılabilirler. Enzimlerin substratlarına bağlanma gücü (afinitesi) onun reaksiyonunu yürütme gereğinden dolayı sınırlı olmasına karşın, antikorların böyle bir sınırlaması yoktur. Bir antikorun hedefine bağlanma afinitesi olağanüstü yüksektir.[/size]
[size=small] Enzimler:
Proteinlerin en iyi bilinen rolü kimyasal tepkimelerin katalizleyicisi olarak enzim görevleridir. Enzimler genelde bir veya bir kaç tepkimeyi hızlandıran çok özgül katalizörlerdir. Enzimler metabolizma ve katabolizma ile ilgili çoğu tepkimeye etki eder, ayrıca DNA çoğalması, DNA onarımı ve RNA sentezinde de yer alırlar. Bazı enzimler translasyon sonrası değişim (post-translational modification) adı verilen bir süreç ile başka proteinler üzerinde etki ederler, kimyasal gruplar ekler veya çıkarırlar. Enzimlerin katalizlediği yaklağık 4000 tepkime bilinmektedir.Enzim katalizinin sağladığı hızlanma çoğu zaman muazamdır. Orotat dekarboksilaz durumunda hızlanma 1017 kata ulaşabilir.
Enzimler tarafından bağlanan ve etki gören moleküller substrat olarak adlandırılır. Enzimler yüzlerce amino asitten oluşsalar da substratla temas kuranlar bunların çok ufak bir bölümüdür, doğrudan kataliz reaksiyonuyla ilişkili olanlar daha da küçük bir bölümünü oluşturur.Enzimin substrata bağlanan kısmına aktif yer (active site) denir..[/size]
[size=small]Proteinler küçük moleküllere bağlanmanın yanı sıra başka proteinlere de bağlanabilirler. Proteinler kendilerinin diğer kopyalarına bağlandıkları zaman oligomerleşip ipliksi yapılar oluştururlar; bu süreç globüler monomerlerden oluşan, kendi kendisiyle birleşip bükülmez lifler meydana getiren yapısal proteinlerde sıkça görülür. Protein-protein etkileşimleri enzim etkinliğine de düzenler, hücre döngüsünde ilerlemeyi kontrol eder ve birbiriyle ilişkili pek çok reaksiyonu yürüten büyük protein komplekslerinin birleşmesini sağlar. Proteinler hücre zarına bağlanabilir veya ona entegre olabilir. Bağlanan bir proteinin konformasyon değişikliğine neden olma yeteneği karmaşık sinyalleşme ağlarının inşasına olanak sağlar.[/size]
[size=small]Hücresel işlevler:
Proteinler genlerde kodlanmış bilgiler tarafından belirlenmiş görevleri yerine getirirler.Bazı RNA tipleri dışında hücrede bulunan çoğu diğer molekül, proteinlerin etki ettiği nispeten atıl elemanlardır. Proteinler bir E. coli hücresininin kuru ağırlığının yarısını oluştururlar, DNA ve RNA ise %3 ve %20’sini oluştururlar.Belli bir hücre veya hücre tipinde bulunan proteinlerin tamamı onun proteomu olarak adlandırılır.
Proteinlerin çeşitli hücresel işlevlerini yürütmelerini sağlayan başlıca özellikleri başka moleküllere spesifik ve sıkı bir şekilde bağlanabilemeleridir. Proteinin başka bir moleküle bağlanmasından sorumlu bölgesi bağlanma yeri (İngilizce binding site) olarak bilinir ve genelde proteinin yüzeyinde bir çukur veya cep şeklindedir. Proteinin üçüncül yapısı bağlanma yerindeki cep ve etrafındaki amino asite yan zincirlerinin kimyasal özelliklerini belirler, bağlanma yeteneği onun tarafından oluşturulur. Protein bağlanması son derece sıkı ve spesifik olabilir; örneğin ribonükleaz inhibitör proteini insan anjiogenin’ine femtomolardan düşük bir ayrışma katsayısı ile bağlanır (<10-15) ama onun amfibi homoloğu olan onkonaz'a bağlanmaz (>1 M). Bağlanan molekülde çok ufak bir değişiklik, tek bir metil grubunun eklenmesi gibi, bağlanmayı nerdeyse tamamen ortadan kaldırabilir; örneğin valin amino asidine spesifik olan aminoasil tRNA sentetaz ona çok benzeyen izolösin amino asidini ayırdedebilir.[/size]
