البيولوجيا وعلوم الحياة

عملية تحطيم البروتينات داخل الخلية

2013 آلات الحياة

د.ديفيد س. جودسل

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

عملية تحطيم البروتينات داخل الخلية البروتينات الخلية البيولوجيا وعلوم الحياة

يتم بناء البروتينات كي تقوم بمهمة محددة، ثم يتم التخلص منها بسرعة بمجرد الإنتهاء من هذه المهمة.

وفي الخلية النموذجية ، فإن 20-40% من البروتينات التي يتم بناؤها حديثاً يتم تحطيمها خلال ساعة واحدة،

وبعض البروتينات لها وقت حرج لتأدية وظائفها، ومن أمثلتها البروتينات المنظمة لعمليات النسخ وانقسام الخلية، والتي تبقى لدقائق.

 

وقد يبدو هذا الأسلوب « للفناء المخطط له » مُضيّعاً لمصادر وطاقة الخلية، ولكنه له ميزة كبيرة. فهو يسمح للخلايا بالاستجابة السريعة للتغيرات الحادثة في البيئة المحيطة.

وبالطبع فإن هذا يمثل تحدياً للخلية. حيث إن الخلايا لا تستطيع ببساطة أن تقوم ببناء إنزيمات لتحطيم البروتينات وتقوم بإطلاقها بدون تمييز في السيتوبلازم. فما تفعله الإنزيمات الهاضمة في معدتنا هو أنها تقوم بتدمير كل شيء يقابلها.

وبدلاً من ذلك، فإن الخلية تقوم ببناء «الجسيمات المحللة للبروتين» (Proteasomes) (شكل 2.7). وهي عبارة عن آلات شرهة لتمزيق البروتين، تحتوي على جزء يقوم بتقطيع البروتين يكون مخبأ بعناية داخل تركيب أسطواني الشكل.

 

شكل 2.7 اليوبكوتين والجسيم المحلل للبروتينات: عندما تصبح البروتينات القديمة جاهزة لإعادة تدويرها، تعمل الخلية على ربط سلاسل من اليوبكوتين بها.

ثم يقوم الجسيم المحلل للبروتين (Proteasome) بالتعرف  على اليوبكوتين ويعمل على تكسير البروتين المرتبط به.

ويتركب الجسيم المحلل للبروتين من أربع حلقات من البروتين  تتجمع فوق بعضها البعض، مع وجود الآلة المسؤولة عن تقطيع البروتين مختبئةً بداخلها.

ويظهر بالتركيب الموضح بالشكل حلقة من البروتينات المنشطة عند كل من نهايتي الجسيم. وتعمل هذه البروتينات على إدخال الببتيدات الصغيرة الحجم خلال الجسيم المحلل للبروتين حتى يتم تكسيرها تماماً.

وهناك قبعة أكبر (غير موضحة بالشكل) يتم إضافتها عند كل من نهايتي الجسيم لكي تعمل على التعرف على اليوبكوتين وتدخله في البروتينات المنشطة (قوة التكبير: 5 ملايين مرة).

 

وبذلك فإن الجسيمات المحللة للبروتين تقوم بالتجول بحرية داخل الخلية، بحيث يتم تغذية قواطعها الجائعة بالبروتينات المناسبة فقط.

وتحتاج الخلايا إلى إستخدام طريقة تسمح لها بالتحكم في عملية تحطيم البروتينات، بحيث يتم التأكد من أن البروتينات عديمة الفائدة أو التالفة هي فقط التي يتم تغذية  « الجسيم المحلل للبروتين » بها.

ويلعب البروتين صغير الحجم «يوبكوتين» (Ubiquitin) دوراً محورياً في هذه العملية، حيث يرتبط بالبروتينات القديمة، معطياً إشارة للخلية بأن هذه البروتينات مهيأة للتفكيك وإعادة التدوير.

 

والجزء الأكثر مهارة في هذه العملية هو أن يتم التأكد أن اليوبكوتين يرتبط فقط بالبروتينات المناسبة.

وهذه هي وظيفة سلسلة من الإنزيمات يُطلق عليها «رابطات اليوبكوتين» (Ubiquitin Ligases)، فبمساعدة إنزيمين آخرين، تقوم هذه الإنزيمات بالتعرف على البروتينات ذات العمر القصير وتعمل على ربط اليوبكوتين بها.

 

وتقوم سلسلة مكونة من أربعة أو أكثر من جزيئات اليوبكوتين بساتهداف البروتين المراد تحطيمه والارتباط به.

وتعمل أجزاء تشبه القبعة عند أي من نهايتي "الجسيم المحلل للبروتين" على التعرف على سلسلة اليوبكوتين وإدخال البروتين المرتبط بها إلى ما يعرف بحجرة التحطيم، والتي يتم فيها تكسير هذا البروتين إلى قطع صغيرة تكون جاهزة لإعادة الإستخدام.

مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لقاح أكسفورد آمن ويحفز على الاستجابة المناعية
قلم:    كلير ويلسون، جيسيكا هامزيلو، آدم فوغان، كونارد كويلتي-هاربر، ليلى ليفربول
ترجمة: مي منصور بورسلي
آخر أخبار فيروس كورونا حتى 20 يوليو 2020 الساعة 5 مساء
 
لقاح أكسفورد المرشح للتطعيم ضد الفيروس التاجي يبدو آمنًا ويحفز على الاستجابة المناعية
اللقاح ضد الفيروس التاجي Coronavirus الذي طورته جامعة أكسفورد University of Oxford بالتعاون مع شركة الأدوية آسترازينيكا AstraZeneca آمنٌ وينشط الاستجابة المناعية لدى الأشخاص، ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪التلوث بالرصاص يتعقب صعود ملوك العصور الوسطى وسقوطهم
قلم:   آن غيبونز
ترجمة:   صفاء كنج
تقع قرية كاسلتون Castleton الخلابة في مقاطعة بيك Peak District  بإنجلترا، عند سفح نتوء من الحجر الجيري تتوجُّه قلعة تعود إلى القرون الوسطى. وفي الوقت الحاضر يتوافد المتنزهون للاستمتاع بالجمال الطبيعي الأخّاذ للمنطقة، محل أول حديقة وطنية في المملكة المتحدة. ولكن قبل 800 عام غطت أراضي المستنقعات البرية والوديان التي تنمو فيها الأشجار طبقة من الرصاص السام الملوث Toxic Lead pollution، كما يقول عالم الآثار ... (قراءة المقال)
‫‪كيف يعمل العلم
كيف يمكن ان نتعرف على الحقائق في هذا الكون ؟ .. هذا السؤال عميق جدا .. و للإجابة عليه اضطرت البشرية ان تستعين بادوات كثيرة على مر تاريخها لمحاولة الوصول الى الأسئلة الجوهرية التي يحتاج الانسان الى إجابات لها .. بمعنى اخر التي تمثل الحقيقة و الواقع الذي يعيش فيه .. وكانت الفلسفة والأديان من اهم الأدوات ان صح التعبير التي استخدمت للوصول و تحقيق هذه الغاية .. و نشأة من بعدها مدارس و مناهج مختلفة كلها تبحث عن نفس الهدف .. الحقيقة.. فتحدث فيها ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪عربات الدفاع الرقمية: المركبات المدرعة للقرن الحادي والعشرين
قلم: إيلسا هارفي
يتعين على الجنود أن يفكروا بسرعة، فيعالجوا البيانات ويحللوا المواقف أثناء وقوعها قبل التوصل إلى قرار مستنير وتكتيكي. تُوزَّع المعلومات المهمة عبر أسطول من المركبات المدرعة المنفصلة، بأقصى قدر ممكن من الفعالية. توجد الآن مجموعة جديدة من المركبات التي تهدف إلى جعل هذه العمليات أسهل وأكثر كفاءة خلال تنفيذ المهام: عائلة أجاكس Ajax. وصفت المركبات القتالية المدرعة Armoured Fighting Vehicles AFVs من طراز أجاكس بأنها عيون وآذان ... (قراءة المقال)