إذا كنت ترغب في تطوير دواء ما لمرض معين، فأنت بحاجة إلى هدف يعمل عليه هذا الدواء، ولنفترض على سبيل المثال أن هدفنا هو بروتين، يتعين عليك بعد أن حددت الهدف الدوائي ألا وهو البروتين أن تكون على دراية بماهية هذا البروتين. ما هو البروتين وكيف يتم تصنيعه؟ وما هي بنيته؟ هل هي أولية أو ثانوية أو ثالثية؟ ومن ثم، كيف نحدد شكل هذا البروتين والذي من خلاله سنحدد شكل جزيء الدواء؟ في هذا المقال – الجزء الثالث من سلسلة اكتشاف الأدوية – سنجيب عن هذه التساؤلات.
محتويات المقال :
قبل البدء في طرح أي معلومة، سأوضح أهمية هذا الموقع، يعد PDB مستودعًا لهياكل البروتين، ومعظمها هياكل الأشعة السينية. كل بروتين له رمز من أربعة أحرف. نرى في هذا الموقع عرضًا يبين الشكل العام للبروتين، ويخبرنا بالضبط عن الأحماض الأمينية الموجودة في ذلك البروتين. هذا النوع من المعلومات الهيكلية له قيمة كبيرة في إيجاد الجزيئات التي ستؤثر على البروتين المستهدف. وهنا مثال يوضح عملية البحث في الموقع.
تعمدت ذكر هذه المعلومة في البداية لتوضيح الأمثلة المطروحة في المقال.
البروتينات هي جزيئات كبيرة ومعقدة تلعب العديد من الأدوار الحاسمة في الجسم، وتقوم بمعظم عملها في الخلايا. البروتينات ضرورية لبنية ووظيفة وتنظيم أنسجة وأعضاء الجسم.
يعتمد جسم الكائن الحي على الكثير من البروتينات، إذ تتكون منها:
تتكون البروتينات من سلاسل طويلة من الأحماض الأمينية. وتعرف الأحماض الأمينية على أنها جزيئات عضوية صغيرة تتكون من ذرة كربون ألفا (مركزية) مرتبطة بمجموعة أمينية، ومجموعة كربوكسيل، وذرة هيدروجين، ومكون متغير يسمى سلسلة جانبية.
ترتبط الأحماض الأمينية ببعضها البعض عن طريق روابط ببتيدية وتشكل سلاسل طويلة، وهناك 20 نوعًا مختلفًا من الأحماض الأمينية التي يمكن دمجها لصنع بروتين، ويحدد تسلسل الأحماض الأمينية البنية الفريدة ثلاثية الأبعاد لكل بروتين ووظيفته المحددة.
يُعرَّف الهيكل الأساسي للبروتين على أنه تسلسل الأحماض الأمينية لسلسلة البولي ببتيد الخاصة به، تتم قراءة الهيكل الأساسي للبروتين وكتابته من الطرف الأميني (N) إلى الطرف الكربوكسيل (C).
تتخذ مناطق معينة من البروتين نمطًا قابلًا للطي. تُعرف أنماط الطي هذه باسم حلزونات ألفا alpha-helices وصفائح بيتا beta-sheets والملفات العشوائية random coils، وهن الأكثر شيوعًا في البنية الثانوية للبروتينات.
يتم عرض حلزونات ألفا كملفات حلزونية، وأوراق بيتا عبارة عن أسهم مسطحة، والملفات العشوائية عبارة عن خطوط بسيطة.
هي عبارة عن تجمع للسلاسل الثانوية ألفا وبيتا مع بعضها تاركة بينها نقاط انعطاف بواسطة مجموعة من الروابط.
هي تجمع لسلسلتين ببتيديتين أو أكثر لكل منهما بنية ثالثية، وتسمى كل سلسلة بوحدة جزئية Subunit.
المرحلتان الأساسيتان في صنع البروتين هما: النسخ والترجمة.
Transcription: في النسخ، يتم صناعة نسخة للحمض النووي تسمى mRNA، وتنقل المعلومات الوراثية من شريط DNA إلى شريط RNA. يتم النسخ في النواة بخطوتين أساسيتين. في البداية، يلتحم أنزيم RNA بولميراز مع الحمض النووي DNA. ثم يفصل شريطي حمض DNA وتنكشف القواعد النيتروجينية. عندها، يضيف أنزيم RNA بولميراز النوكليوتيدات الجديدة للقواعد المكشوفة. وبعد اكتمال عملية النسخ ينفصل الأنزيم عن شريط DNA.
تشذيب حمض RNA: يحدث داخل النواة قبل خروج mRNA، ويصبح في هذه المرحلة mRNA أولي. ويحتوي mRNA على أجزاء تسمى الإكسونات والإنترونات، حيث تترجم الإكسونات إلى بروتينات، يينما لا تترجم الإنترونات إلى بروتينات. وهنا تقوم أنزيمات بإزالة الإنترونات وتربط الإكسونات بعضها ببعض لترجمتها.
يخرج mRNA من النواة إلى السيتوبلازما، مكونًا من تتابعات من القواعد النتروجينية تعرف باسم الشفرة الوراثية. حيث نطلق على كل 3 قواعد مصطلح كودون. يرمز كل كودون إلى حمض أميني معين خلال عملية الترجمة. وتبدأ الشفرة الوراثية بكودون البدء، وتنتهي بواحد من كودونات التوقف. ويستدعي كودون البدء الحمض الأميني ميثيونين، بينما لا تترجم كودونات التوقف لأي حمض أميني.
يتكون عشرين بالمائة من جسم الإنسان من البروتينات، وهي تعتبر اللبنات الأساسية لجميع الأمراض. مما يجعلها ضرورية لعملية اكتشاف الأدوية، إذا أنه من خلال تحديد البروتين – كهدف – نستطيع تحديد جزيء الدواء الذي سيرتبط به.
اقرأ المزيد:
لا تزال أفكار نيتشه الفلسفية يتردد صداها في المجتمع المعاصر، وتتحدى فهمنا للأخلاق ومكانتها في…
تخيل فريقًا من العلماء الرواد يعملون بلا كلل لكشف أسرار الدماغ البشري. إنهم في سعيهم…
في عالم وسائل التواصل الاجتماعي، تظهر الصيحات وتختفي، لكن بعضها يجعلك تتساءل: ما السبب وراء…
الصداع تجربة إنسانية عالمية، وعلى الرغم من انتشاره إلا أن الأسباب الكامنة وراءه لا تزال…
إن فهم كيف بدأت الحياة وتطورت على الأرض هو السؤال الذي أذهل البشر على مر…
يصادف في شهر أغسطس الذكرى السنوية الثالثة لانسحاب الولايات المتحدة من أفغانستان وعودة طالبان إلى…