A fehérjék térbeli szerkezete az aminosav sorrend alapján általánosságban még mindig nyitott kérdés, vagy ez ma már megoldott az erős számítógépek által?

ahh, a kis naiv. Habar a kolcsonahatasok jellege nagyon jol imert, es leirt rengeteg problema merul fel.

-Az alapveto hianyossag az eroterek letrehozasaban elektrosztatikus tagban evo dielektromos allando. Mert ugye az egy kozegtol fuggo ertek... nade hogy fog kinezeni a feherje felszinen es a belselyeban levo konstans, mikeppen befolyasoljak a kozeli aminosavak, vagy egyebb elektroszatikusan toltott csoportok jelenlete? Ez mar onmagaban nagyon nehez folyamat.

-Modellezes: az a baj, hogy amikor a szerkezetoptimalas soran potencial felszint, es minimum helyeket keresunk rajta, akkor nagyon konnyen elofordulhat az, hogy egy olyan godorbe esunk, ahonnan nincs kiut: ugy tuni, hogy megtalaltuk a legstabiabb pontot, mert barmerre indulunk, a szerkezet instabilla valik. Az ilyen pontokat lokalis minimumoknak mondjuk, es habar vannak mindenfele trukkok, amivel ki lehet cselezni oket, elvileg nincs modunk (a parameterek nagy szama miatt) meghatarozni, hogy amire ratalaltunk az globalis minimum, a legstabilabb szerkezet-e vagy sem.

Ez egy olyan nagy problema, mit valoszinuleg meg nagyon sokaig nem fogunk megoldani (hozzateszem, hogy szerencsere, leven kiserletes biokemiaval foglalkozom :-).

Ha erdekel a tema eredmes itt korulnezni: [link]

Ez egy ketevente megrendezett verseny, ahol kulonbozo csoportok versenyeztetik modszereiket, hogy ki tud jobb szerkezetjoslast csinalni.

"A természetben a fehérjék felveszik a globális minimumot?"

Azt gondoljuk, hogy igen, de van néhány példa, ahol tudjuk, hogy nem. Ahhoz, hogy konkrétan kijelenthessük az igent, ismerni kéne minden fehérjének a térszerkezetét és megállapítani, hogy az valóban globális minimum-e. Viszont a prion például egy olyan fehérje, aminek van egy jó (egészséges) és egy rossz (beteg) állapota, mely utóbbi szivacsos agyvelő gyulladást okoz. És a rossz sajnos mélyebb minimum, mint a jó, ráadásul katalizálja a többi jó prion rosszá válását. Szerencsére a kettő közt elég nagy az aktiválási energia küszöb, de ha egyszer sok jó fordult át rosszba, akkor onnantól egy öngerjesztő folyamat.

"Ha igen, akkor azt a keletkezésükkor már felveszik, vagy csak később hőmozgás hatására mondjuk?"

Amit én ismerek fehérje feltekeredési modell, az azt mondja, hogy a fehérjék viszonylag hamar, már a képződés közben (tehát míg a fehérje vége még a riboszómán íródik) felvesznek egy ún olvadt gombóc (molten globule) állapotot, ami a másodlagos szerkezeti elemeket tartalmazza, és valamelyest hasonlít a végső szerkezetre. Néhány fehérje képes továbblépni, másoknak azonban chaperon fehérjékre van szükségük a feltekeredéshez. Ezek olyan, ATP-áz aktivitású fehérjék, amik képesek húzogatni, cincálni, pofozgatni a még rossz fehérjéket, így tulajdonképpen a hőmozgásnál sokkal nagyobb helyrerázó erőről van itt szó.

A cahperonok addig nem eresztik a fehérjét, míg jó nem lesz. Ezek a chepronok ott vannak a riboszómák körül, azaz gyakorlatilag a képződéstől kezdve azonnal (nyilván bizonyos reakciósebességgel) a kezükbe veszik az újoncokat.

Az biztos, hogy a sejtben félkész, instabil, és a hőmozgás áldásos hatását váró fehérjék nem kóricálhatnak.

Gyönyörű válaszok! Le a kalappal!

A kérdés lényegében még nyitott (a híres T-H-I-S-I-S-S-I-M-P-L-E még mindig a találgatás homályába vész, ahogy én tudom). Amikor nekem egy egyelőre nem feltárt térszerkezetű, de nagyjából ismert térszerkezetű doménekkel rendelkező fehérje térszerkezetét meg kellett határoznom, kaptam vagy két tucat bioinformatikai térszerkezet prediktáló és modellező programot, amik között ugyan volt olyan, ami elméletben egy jól jellemzett térszerkezeti egységet képes lett volna az aminosav-sorrend alapján modellezni, de ahhoz nagy bizonyossággal kellett volna tudnom, hogy az adott fehérje-részlet nem rendezetlen. A rendezetlen fehérjékkel sok a gond. Nem lehet őket rendesen kritályosítani, tehát még kísérletes adatunk is kevés van a "valódi" térszerkezetükről. De a rendezetlenség-prediktor programok szórása elképesztő tud lenni.

Illetve ahogy valaki előttem is említette, a chaperonok szerepe kiemelkedő. Egyes fehérjéknél bizonyított, hogy más chaperonok más térszerkezetbe képesek kényszeríteni, de hogy ennek a jelentősége mekkora, hány ilyen fehérje lehet (hallottam olyan adatot, hogy 60%, vagyis minden fehérje, ami intim közelségbe kerül a szintézis során a chaperonokkal képes ilyen plaszticitásra), nem tudom. Ez bizonyosan nehezítené a modellezést.

"A kérdés lényegében még nyitott (a híres T-H-I-S-I-S-S-I-M-P-L-E még mindig a találgatás homályába vész, ahogy én tudom)."

Ilyen rovid peptidnel szinte kizart, hogy legyen stabil terszerkezet, tul keves a stabilizalo kolcsonhatasok szama. A legrovidebb "feherjek" ~20 ainosav hosszuak (Trp cage motivum). Ami ennel rovidebb, csak diszulfid hidakkal stabilizalhato, de az egy masik tortenet.

"Illetve ahogy valaki előttem is említette, a chaperonok szerepe kiemelkedő. Egyes fehérjéknél bizonyított, hogy más chaperonok más térszerkezetbe képesek kényszeríteni, de hogy ennek a jelentősége mekkora, hány ilyen fehérje lehet (hallottam olyan adatot, hogy 60%, vagyis minden fehérje, ami intim közelségbe kerül a szintézis során a chaperonokkal képes ilyen plaszticitásra), nem tudom. Ez bizonyosan nehezítené a modellezést."

Elvileg nem kellene... a chaperonok affele folding katalizatorok nem szolhatnak bele a termodinamikaba, tehat, ha segitenek egy minimum felveteleben, akkor azt a minimumot nekunk is meg lehet talalni. Inkabb az a baj, ha egy chaperon at tud egy minimumbol a masikba lokni, akkor a minimumok kozot valoszinuleg nincs nagy energia kulonbseg, ami az igazi problemat jelenti.

"Azt sajnos nem tudom, hogy mi az a rendezetlen fehérje."

Olyan fehérje, aminek nincsen jól definiált rszerkezete.

"Azt is elhiszem, hogy a keletkezéssel párhuzamos lineáris fehérjemodellezés sem elég gyors a mai számítógépekkel, de létezik ilyen program a sok között?"

Senki nem ír olyan programot, ami ugyanazt a feladatot sokkal lassabban és rosszabbul oldja meg, mint más programok. Olyan, mintha azt kérdeznéd, hogy a sok operációs rendszer között létezik-e olyan, ami 1000 GB helyet foglal és 3 nap amíg boot-ol.

"Illetve elhiszem nektek, hogy nehéz, de igazából nem értem, hogy miért? Ha van egy stabil fehérjénk, amit fogunk és a végére rakunk még egyet, akkor egy az adott kényszerfeltételek mellett én megoldhatónak mondanám a problémát, és elvileg nem számít a már stabil fehérje hossza, tehát az aminosavakkal lineáris a dolog."

Azért, mert a fehérje szerkezete nem az aminosavakkal lineárisan épül fel. Pár aminosavnak még nincs szerkezete, csak tekereg össze-vissza. Aztán egyszer csak elérünk egy kritikus ponthoz, mondjuk legyen 20 aminosav, ami már feltekeredik valahogy, mondjuk egy kezdetleges hélixbe. De ugyanezek az aminosavak képesek lennének egy lemez szerkezetben is részt venni, és ez nagyban függ a távolabbi struktúráktól is. Tegyük fel, hogy egyesével adogatjuk az aminosavakat, és amikor elérkezünk a 25. aminosavhoz, akkor rádöbbenünk, hogy hát az első húsz valójában egy béta lemez, beleértve azt a 20-at is, amit eddig hélixnek gondoltunk. És lehet, hogy az ötvenedik aminosav majd úgy hat a szerkezetre, hogy az első 20-at számolhatjuk át megint. Ezt a fehérje persze valósidőben csinálja, mindig a megfelelő konformációba tekeredik, és amikor kijön az úja minosav, akkor legfeljebb átformálja magát.

Vagyis egy ilyen hozzáadunk 1 aminosavat és újraszámolunk pont a fehérje szerkezet kialakulásának kritikus pontjaiban azt eredményezné, hogy minden egyes új lépésnél gyakorlatilag a teljes szerkezetet le kell modellezni, méghozzá ugyanolyan bonyolultsággal, mintha egy tök új szerkezetet modelleznénk. Ez egy 100 aminosavas fehérje esetében mondjuk 20-30-50 modellt jelentene, igaz egy részük csak 40 vagy éppen 50 vagy 70 aminosavas állapotban, de akkor is sokkal több, mitha az egész 100 aminosavat modelleznénk egyszerre, egy nekifutással.

Ráadásul a modellek mindig pontatlanok, így egy modellre épülő modell még pontatlanabb, végül 100 aminosav esetén semmit nem érne az eredmény.

"akkor azt gondolom nagyjából lineáris lesz a szükséges idő."

Talán most már belátod, hogy miért nem.