همه چیز درباره‌ی انواع و نقش پروتئین در بدن

وظایف و نقش های پروتئین در بدن ما بسیار زیاد و متفاوت است. پروتئین‌ها فقط در ساختار پوست یا عضلات ما نقش ندارند، بلکه در بسیاری از عملکردهای بدن وظایفی حیاتی را بر عهده دارند. از سستم ایمنی گرفته تا آنزیم‌ها و سیستم ژنتیک و … از انواع پروتئین‌ها بهره می‌گیرند.

تصور کنید شما دانشمندی هستید که اسرار سیستم‌های زنده را نه با چاقوی جراحی و کالبدشکافی یا میکروسکوپ، بلکه بسیار عمیق‌تر یعنی در سطح مولکول‌های منفرد و بلوک‌های سازنده‌ی هستی، بررسی می‌کنید.

روی ساختار دقیق و سه‌بعدی مولکول‌های بیولوژیکی تمرکز کرده و مدل‌های پیچیده‌ای از این مولکول‌ها را با استفاده از امکانات کامپیوتری پیچیده ایجاد می‌کنید. شما ممکن است اولین کسی باشید که شکل یک مولکول موثر در سلامتی یا بیماری را می‌بینید. در این صورت شما بخشی از حوزه‌ی رو به پیشرفت زیست‌شناسی ساختاری هستید!

پروتئین‌ها، مانند بسیاری از اشیاء روزمره‌ی اطراف ما، برای انجام وظایف‌شان اشکال مختلفی دارند. در بین ابزارهای مختلف اطراف، گردن بلند پیچ‌​​گوشتی به شما این امکان را می‌دهد که پیچ‌​​های درون سوراخ‌ها را سفت یا درب‌ها را باز کنید. فرورفتگی‌های موجود در کارتن تخم‌مرغ طوری طراحی شده‌اند که تخم‌مرغ ها را در خود نگه دارد تا نشکنند. لبه‌ و گردن باریک قیف امکان انتقال مایعات را به داخل ظرفی با دهانه کوچک فراهم می‌کند.

شکل یک پروتئین – اگرچه بسیار پیچیده‌تر از شکل یک جسم معمولی است – درمورد نقش آن پروتئین در بدن ما اطلاعات کلیدی ارائه می‌دهد.

 شکل یا ساختار پروتئین‌ها درمورد نقشی که هر پروتئین در بدن ما ایفا می‌کنند سرنخ‌هایی ارائه میکند. همچنین شکل آن‌ها ممکن است کلید توسعه داروها، مواد یا روش‌های تشخیصی جدید باشد.

زیست‌شناسی ساختاری به همکاری بسیاری از دانشمندان در زمینه‌های مختلف، از جمله بیوشیمی‌، زیست‌شناسی مولکولی، بلورنگاری اشعه ایکس و طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته‌ای نیاز دارد. اگرچه این محققان از تکنیک‌های متفاوتی استفاده می‌کنند و ممکن است روی مولکول‌های مختلفی تمرکز کنند، اما با تمرکز بر روی مطالعه ساختار دقیق مولکول‌های بیولوژیکی به درک بهتر زیست‌شناسی منجر شده‌اند.

در این مقاله درباره‌ی موضوعات زیر صحبت خواهیم کرد:

• نقش پروتئین ها در بدن به عنوان مولکول های کارگر!
• نقش پروتئین ها در بدن به عنوان بلوک‌های ساختمانی کوچک
• نقش پروتئین ها در بدن تابعی از شکل و اندازه ی آن ها است
• تحقیقات پیشرفته گرافیک کامپیوتری
• اشتباهات کوچک در ساختار پروتئین‌ها می‌تواند باعث بیماری شود!
• مشکل تا شدن پروتئین
• پروتئین های جالب!
• ژنومیک ساختاری: از ژن تا ساختار و شاید عملکرد!
• کد ژنتیکی

نقش پروتئین ها در بدن به عنوان مولکول های کارگر!

احتمالا شنیده‌اید که پروتئین‌ها مواد مغذی مهمی هستند که به بدن شما در ساخت عضلات کمک می‌کنند. اما نقش این مواد مغذی بسیار بیشتر از این جمله است! پروتئین‌ها مولکول‌های کارگری هستند که تقریبا برای هر فعالیتی در بدن ما ضروری هستند. آن‌ها در خون گردش می‌کنند، از بافت‌های ما ترشح می‌شوند و به‌صورت رشته‌های بلندی از سر ما رشد می‌کنند! پروتئین‌ها همچنین اجزای کلیدی مواد بیولوژیکی، از الیاف ابریشم گرفته تا شاخ گوزن هستند.

پروتئین ها مولکول های کارگری هستند که تقریبا برای هر فعالیتی در بدن شما ضروری هستند.

• پروتئینی به نام آلفاکراتین ( alpha-keratin)، مو و ناخن ما را تشکیل می‌دهد و همچنین جزء اصلی پر، پشم، پنجه، فلس، شاخ و سم است.
• پروتئین‌های عضلانی به نام اکتین ( actin) و میوزین ( myosin) تمام حرکات عضلانی بدن ما را امکان‌پذیر می‌کنند، از پلک زدن گرفته تا تنفس و حرکت در بازی اسکیت.
• پروتئینی به نام هموگلوبین ( hemoglobin) اکسیژن را در خون ما به همه‌ی قسمت‌های بدن حمل می‌کند.
• پروتئین‌های کانال‌های یونی، با اجازه دادن به مولکول‌های کوچک برای داخل و خارج شدن از سلول‌های عصبی، پیام‌رسانی سیگنال‌های مغز را کنترل می‌کنند.
• پروتئین‌های گیرنده ( Receptor)، بیرون سلول‌ها را بررسی کرده و سیگنال‌ها را به پروتئین‌های خاصی در داخل سلول‌ها منتقل می‌کنند.
• آنتی‌بادی‌ها پروتئین‌هایی هستند که به دفاع از بدن در برابر مهاجمان خارجی مانند باکتری‌ها و ویروس‌ها کمک می‌کنند.
• آنزیم‌های موجود در بزاق، معده و روده کوچک درواقع پروتئین‌هایی هستند که به هضم غذا کمک می‌کنند.
• دسته‌های بزرگی از پروتئین‌ها، ماشین‌های مولکولی‌ای را تشکیل می‌دهند که کارهای سنگین سلول‌ها را انجام می‌دهند، مانند کپی کردن ژن‌ها در طول تقسیم سلولی و ساخت پروتئین‌های جدید.

پروتئین‌ها عملکردهای مختلفی در بدن ما دارند. با مطالعه‌ی ساختار پروتئین‌ها، ما بهتر می‌توانیم بفهمیم که روند کاری طبیعی آن‌ها به چه صورت است و برخی از پروتئین‌های دارای اشکال غیرطبیعی چگونه می‌توانند باعث بیماری شوند.

نقش پروتئین ها در بدن به عنوان بلوک‌های ساختمانی کوچک

پروتئین‌ها مانند گردنبندهای بلند دارای مهره‌هایی با شکل‌های متفاوت هستند. هر “مهره”، یک مولکول کوچک به نام اسید آمینه است. ۲۰ اسید آمینه استاندارد وجود دارد که هر کدام شکل، اندازه و خواص خاص خود را دارند. پروتئین‌ها معمولاً حاوی ۵۰ تا ۲۰۰۰ اسید آمینه هستند که در ترکیب‌های مختلفی از دو سر به هم قلاب شده‌اند. هر پروتئین دارای توالی اسیدهای آمینه خاص خود است.

پروتئین‌ها از اسیدهای آمینه ساخته شده‌اند و از دو سر خود مانند مهره‌هایی روی گردنبند قلاب شده‌اند. این زنجیره‌های آمینو اسیدی مستقیم و منظم در کنار هم قرار نمی‌گیرند. بلکه می‌پیچند و روی خودشان تا می‌شوند. دستگیره‌های برخی از اسیدهای آمینه در شیارهایی در برخی اسیدهای آمینه‌ی دیگر قرار می‌گیرند.

این فرآیند تقریباً بلافاصله پس از ساخته شدن پروتئین‌ها کامل می‌شود. اکثر پروتئین‌ها در کمتر از یک ثانیه تا می‌شوند، اگرچه بزرگترین و پیچیده‌ترین پروتئین‌ها ممکن است به چند ثانیه زمان نیاز داشته باشند تا تا شوند. بیشتر پروتئین‌ها برای تا شدن کارآمد به کمک پروتئین‌های دیگری به نام «چاپرون ( chaperone)»نیاز دارند.

نقش پروتئین ها در بدن تابعی از شکل و اندازه ی آن ها است

از آنجایی که نقش پروتئین ها در بدن ما متفاوت است، اشکال و اندازه‌های مختلفی هم برای آن‌ها وجود دارد. بررسی این اشکال به ما درباره‌ی اینکه پروتئین‌ها در بدن ما چگونه عمل می‌کنند اطلاعات مفیدی می‌دهد و به ما کمک می‌کند بیماری‌های ناشی از پروتئین‌های غیرطبیعی را بهتر بشناسیم. برای دیدن اشکال پروتئین‌های مختلف به بخش Molecule of the Month در سایت بانک داده پروتئین مراجعه کنید.

شکل پروتئین‌های آنتی‌بادی: آنتی‌بادی‌ها درواقع پروتئین‌های سیستم ایمنی هستند که بدن را از شر مواد خارجی از جمله باکتری‌ها و ویروس‌ها خلاص می‌کنند! این پروتئین‌ها به شکل Y هستند. دو بازوی آنتی‌بادی Yشکل به یک مولکول خارجی متصل می‌شوند و ساقه‌ی این آنتی‌بادی سیگنال‌هایی را برای جذب اعضای دیگر سیستم ایمنی ارسال می‌کند.

پروتئین‌های دونات‌شکل سیستم ژنتیکی: برخی از پروتئین‌ها بر روی ماده ژنتیکی ما (یعنی DNA) می‌چسبند و آن را تنظیم می‌کنند. برخی از این پروتئین‌ها به شکل دونات هستند که به آن‌ها امکان می‌دهد یک حلقه کامل در اطراف DNA تشکیل دهند.

• شکل پروتئین کلاژن: کلاژن موجود در غضروف‌ها و تاندون‌های ما قدرت خود را از ساختار سه‌رشته‌ای و طناب مانند خود به‌دست می‌آورد.

تحقیقات پیشرفته گرافیک کامپیوتری

دهه‌ها پیش، دانشمندانی که می‌خواستند ساختارهای مولکولی سه‌بعدی را بررسی کنند، روزها، هفته‌ها یا حتی زمان‌های بیشتری را صرف ساختن مدل‌هایی از میله‌ها، توپ‌ها و داربست‌های سیمی می‌کردند. امروزه دانشمندان از گرافیک کامپیوتری برای این کار استفاده می‌کنند. یعنی آن‌ها در عرض چند ثانیه، می‌توانند یک مولکول را به چندین روش مختلف نمایش دهند (مانند سه نمایش از یک پروتئین واحد که در ادامه نشان داده شده است)، آن را روی صفحه کامپیوتر دستکاری کنند، نحوه تعامل آن با مولکول‌های دیگر را شبیه‌سازی کنند، و بررسی کنند که نقص در ساختار آن پروتئین چگونه می‌تواند باعث ایجاد بیماری شود. برای امتحان یکی از این برنامه‌های گرافیک کامپیوتری، می‌توانید به نشانی http://www.proteinexplorer.org یا http://www.pdb.org بروید.

• نمودار روبانی ( ribbon diagram)، مناطق سازمان‌یافته‌ی پروتئین (قرمز و آبی روشن) را برجسته می کند.

• مدل مولکولی پرکننده‌ی فضا ( space-filling molecular model) تلاش می‌کند اتم‌ها را بهه صورت کره‌هایی نشان دهد که اندازه‌های آن‌ها با مقدار فضای اشغال ‌شده‌ی آن اتم‌ها مرتبط است. اتم‌های یکسان در این مدل و در نمودار روبانی به رنگ قرمز و آبی روشن هستند.

• نمایان‌ساز ( rendering) سطحی، شکل کلی و خواص سطحی پروتئین را نشان می‌دهد. رنگ قرمز و آبی نشان‌دهنده‌ی بار الکتریکی اتم‌ها در سطح پروتئین است.

اشتباهات کوچک در ساختار پروتئین‌ها می‌تواند باعث بیماری شود!

گاهی اوقات، وجود اشتباه، تنها در یک اسید آمینه می‌تواند باعث بیماری شود. بیماری سلول داسی‌شکل ( Sickle cell)، که اغلب افراد آفریقایی‌تبار را تحت تاثیر خود قرار می‌دهد، ناشی از یک خطای واحد در ژن هموگلوبین که پروتئین حامل اکسیژن در گلبول‌های قرمز خون است می‌باشد.

این خطا یا جهش منجر به قرارگیری یک اسید آمینه نادرست در یک موقعیت در مولکول می‌شود. مولکول‌های هموگلوبین با این اسید آمینه نادرست، به هم می‌چسبند و گلبول‌های قرمز معمولی که صاف و لوزی‌شکل هستند را به شکل‌های داسی ناهموار تغییر می‌دهند.

شکل گلبول‌های قرمز طبیعی:

شکل گلبول‌های قرمز داسی‌شکل:

شایع‌ترین علامت این بیماری درد غیرقابل پیش‌بینی در اعضا یا مفصل بدن است و زمانی ایجاد می‌شود که گلبول‌های خونیِ منحرف‌شده به هم چسبیده و قادر به عبور از رگ‌های خونی کوچک نیستند. این انسدادها از رسیدن خون حامل اکسیژن به اندام‌ها و بافت‌ها جلوگیری می‌کند.

تعداد دفعات، مدت و شدت این درد در بین افراد بسیار متفاوت است. این بیماری از هر ۵۰۰ آمریکایی آفریقایی‌تبار ۱ نفر را مبتلا می‌کند و از هر ۱۲ نفر یک نفر حامل این ویژگی است و می‌تواند آن را به فرزندان خود نیز منتقل کند، اما خودش این بیماری را ندارد.

یکی دیگر از بیماری‌های ناشی از نقص در یک اسید آمینه، فیبروز کیستیک است. این بیماری بیشتر در افرادی که از تبار اروپای شمالی هستند شایع است و در ایالات متحده از هر ۲۵۰۰ سفیدپوست، ۱ نفر را مبتلا می‌کند. تعداد ۱ در ۲۵ یا ۳۰ نفر هم فقط ناقل هستند.

این بیماری زمانی ایجاد می‌شود که پروتئینی به نام CFTR به اشتباه تا شده باشد. این تاخوردگی نادرست معمولاً به دلیل حذف یک اسید آمینه در پروتئین CFTR ایجاد می‌شود. وظیفه‌ی پروتئین  CFTR این است که به یون‌های کلرید (جزئی از نمک خوراکی) اجازه‌ی عبور از غشای بیرونی سلول‌ها را می‌دهد. وقتی این عملکرد مختل می‌شود، غدد تولیدکننده‌ی عرق و مخاط تحت تأثیر قرار می گیرند.

در نتیجه مخاطِ غلیظ و چسبنده‌ای در ریه‌ها و اندام‌های گوارشی ایجاد می‌شود که باعث سوء تغذیه، رشد ضعیف، عفونت‌های مکرر تنفسی و مشکلات تنفسی می‌شود. مبتلایان به این اختلال معمولاً در حدود سن ۳۵ سالگی بر اثر بیماری ریوی می‌میرند.

بخش‌هایی از برخی از پروتئین‌ها به صورت مارپیچی تا می‌شوند.

وقتی پروتئین‌ها تا می‌شوند، به‌طور تصادفی به توده‌های پیچ‌خورده تبدیل نمی‌شوند. اغلب، بخش‌های کوتاه پروتئین‌ها اشکال قابل تشخیصی را تشکیل می‌دهند. بخشی که یک زنجیره‌ی پروتئینی به شکل یک مارپیچ در می‌آید را مارپیچ آلفا می‌گویند. جایی که یک نوار مسطح را تشکیل می‌شود، صفحه‌ی بتا نامیده می‌شود.

این بخش‌های سازمان‌یافته از یک بسته پروتئینی با یکدیگر ترکیب می‌شوند و پروتئین نهایی تاشده را تشکیل می‌دهند. برخی از پروتئین‌ها، بیشتر حاوی مارپیچ‌های آلفا هستند (در نمودارهای روبانی زیر این بخش‌ها با رنگ قرمز نشان داده شده‌اند) و برخی دیگر عمدتاً حاوی صفحات بتا (به رنگ آبی روشن در شکل‌های زیر) یا ترکیبی از مارپیچ های آلفا و صفحات بتا هستند.

منبع عکس: (http://www.pdb.org)

مشکل تا شدن پروتئین

یک توالی معین از اسیدهای آمینه تقریباً همیشه به‌صورت یک ساختار مشخص و سه‌بعدی تا می‌شود. بنابراین دانشمندان استدلال می‌کنند که دستورالعمل تا شدن یک پروتئین باید در این دنباله رمزگذاری شود. محققان به‌راحتی می‌توانند توالی اسید آمینه پروتئین را تعیین کنند. اما طی بیش از ۵۰ سال است که آن‌ها تلاش کرده‌اند تا کدی که بر نحوه‌ی تا شدن پروتئین‌ها حاکم است را  رمزگشایی کنند و شکست خورده‌اند!

دانشمندان این مسئله را «مشکل تاخوردگی پروتئین» می‌نامند و این مسئله همچنان یکی از چالش‌های بزرگ در زیست‌شناسی ساختاری است. اگرچه محققان برخی از قوانین کلی را بررسی کرده‌اند و در برخی موارد می‌توانند حدس‌های تقریبی از شکل پروتئین‌ها بزنند، اما نمی‌توانند موقعیت هر اتم موجود در مولکول را تنها بر اساس توالی اسید آمینه به‌طور دقیق و قابل اعتمادی پیش‌بینی کنند.

برای رمزگشایی کد تا شدگی پروتئین‌ها انگیزه‌های پزشکی قوی‌ای وجود دارد. درواقع تصور می‌شود که بیماری‌هایی مانند بیماری آلزایمر، فیبروز کیستیک، و بیماری «جنون گاوی» از پروتئین‌های به اشتباه چین‌خورده ناشی می‌شوند. بسیاری از دانشمندان بر این باورند که اگر بتوانیم ساختار پروتئین‌ها را از توالی آن‌ها رمزگشایی کنیم، می‌توانیم نحوه‌ی عملکرد و نقص‌عملکرد پروتئین‌ها را بهتر درک کنیم. سپس می‌توانیم از این دانش برای بهبود و درمان این بیماری‌ها استفاده کنیم.

پروتئین های جالب!

• هر یک از ما چند صد هزار پروتئین مختلف در بدن خود داریم.
• تار عنکبوت و الیاف ابریشم از پروتئین قوی و انعطاف‌پذیری به نام فیبروئین ( fibroin) ساخته شده‌اند. تار عنکبوت از یک میله فولادی با قطریکسان قوی‌تر است، با این حال بسیار کشسان‌تر است، بنابراین دانشمندان امیدوارند از آن برای تولید محصولات متنوعی مانند جلیقه‌های ضدگلوله و مفاصل مصنوعی استفاده کنند. قسمت دشوار این کار، برداشت تار است، زیرا عنکبوت‌ها بسیار کمتر از کرم ابریشم همکاری می‌کنند!
• تولید نور کرم شب‌تاب توسط پروتئینی به نام لوسیفراز ( luciferase) ممکن می‌شود. اگرچه بیشتر شکارچیان از حشرات تلخ دوری می‌کنند، اما برخی از قورباغه‌ها آنقدر کرم شب‌تاب می‌خورند که می‌درخشند!
• سموم کشنده مار کبرا، عقرب و بادکنک‌ماهی حاوی پروتئین‌های کوچکی هستند که به‌عنوان سموم عصبی عمل می‌کنند. همچنین برخی از حلزون‌های دریایی طعمه خود (و گاهی اوقات، انسان‌های بدشانس) را با بیش از ۵۰ ماده سمی بیهوش می‌کنند. یکی از این سموم به دارویی به نام Prialt تبدیل شده است که برای درمان دردهای شدیدی که حتی به مورفین پاسخ نمی‌دهند استفاده می‌شود.
• گاهی کشتی‌ها در شمال غربی اقیانوس آرام، ردی از نور سبز وهم‌آور از خود به جای می‌گذارند. این نور توسط پروتئینی در عروس دریایی و زمانی که این موجودات توسط کشتی‌ها تکان می‌خورند تولید می‌شود. از آنجایی که این دنباله‌ی نور، در شب‌ها مسیر کشتی‌ها را ردیابی می‌کند، این پروتئین فلورسنت سبز سالهاست که مورد توجه نیروی دریایی قرار گرفته است. بسیاری از زیست‌شناسان نیز از آن برای علامت‌گذاری اجزای سلولی مورد مطالعه‌ی خود استفاده می‌کنند.
• اگر در دستور تهیه‌ی چیزی به شاخ کرگدن، پرهای لک‌لک گرمسیری و خار خارپشت اشاره شده است، سعی کنید موها یا ناخن‌های خودتان را جایگزین کنید! این‌ها همه یک چیز یکسان هستند یعنی آلفا کراتین! یک پروتئین سخت و مقاوم در برابر آب که جزء اصلی پشم، فلس‌ها، سم‌ها، پوسته لاک‌پشت و لایه بیرونی پوست ما است.

ژنومیک ساختاری: از ژن تا ساختار و شاید عملکرد!

ارزش رمزگشایی کد تاشوندگی پروتئین پس از راه‌اندازی پروژه‌های توالی‌یابی ژنوم در دهه ۱۹۹۰ به‌شدت افزایش یافت. این پروژه‌هایی که اکنون هم در حال انجام هستند به دانشمندان امکان دسترسی سریع به توالی ژنتیکی صدها موجود زنده از جمله انسان را می‌دهند. با استفاده از این توالی‌های ژنتیکی، دانشمندان می‌توانند به‌راحتی توالی‌های اسید آمینه مربوطه را با استفاده از «کد ژنتیکی» بدست آورند.

در دسترس بودن توالی‌های کامل ژنوم (و توالی‌های اسید آمینه) راه‌های تحقیقاتی جدیدی را باز کرده است. مانند مطالعه ساختار همه پروتئین‌ها از یک ارگانیسم واحد یا مقایسه پروتئین‌هایی که در بین گونه‌های مختلف، نقش بیولوژیکی خاصی دارند.

رویای نهایی زیست‌شناسی ساختاری در سراسر جهان این است که از توالی‌های ژنتیکی مسقیما نه‌تنها ساختار سه‌بعدی، بلکه برخی از جنبه‌های عملکرد همه پروتئین‌ها را تعیین کنند. این رویا تا حدی محقق شده است: دانشمندان توالی‌های اسید آمینه‌ای را شناسایی کرده‌اند که ویژگی‌های ساختاری خاصی را رمزگذاری می‌کنند.

محققان همچنین ویژگی‌های ساختاری‌ای را فهرست‌بندی کرده‌اند که نقش‌های بیولوژیکی خاصی دارند. به‌عنوان مثال، یک خوشه مشخص از مارپیچ‌های آلفا به‌شدت نشان می‌دهد که پروتئین به DNA متصل می‌شود. اما تا تعیین دقیق ساختار پروتئین تنها بر اساس توالی ژنتیکی یا اسید آمینه آن فاصله زیادی وجود دارد.

دانشمندان دریافته‌اند که دستیابی به این هدف بلندمدت نیازمند تلاشی متمرکز و مشترک است. بنابراین رشته جدیدی به نام ژنومیک ساختاری ( structural genomics) متولد شده است. در سال ۲۰۰۰، موسسه ملی علوم پزشکی عمومی آمریکا (NIGMS) پروژه‌ای را در زمینه ژنومیک ساختاری به نام ابتکار ساختار پروتئین یا PSI راه‌اندازی کرد ((http://www.nigms.nih.gov/ Initiatives/PSI)).

این پروژه‌ی چند میلیون دلاری شامل صدها دانشمند در سراسر کشور آمریکا است. دانشمندان PSI از یک میانبر حساب‌شده استفاده می‌کنند. استراتژی آن‌ها بر دو واقعیت متکی است.

• اول، پروتئین‌ها را می‌توان بر اساس توالی اسید آمینه آن‌ها به خانواده‌هایی دسته‌بندی کرد. اعضای یک خانواده از پروتئین‌ها اغلب ویژگی‌های ساختاری مشابهی دارند، همان‌طور که اعضای یک خانواده انسانی ممکن است همه پاهای بلند یا استخوان‌های برجسته‌ی گونه داشته باشند.
• دوم، برنامه‌های کامپیوتری پیچیده می‌توانند برای پیش‌بینی ساختارهای پروتئینی جدید از ساختارهای حل‌شده‌ی قبلی به‌عنوان راهنما استفاده کنند.

تیم PSI انتظار دارد که اگر چند هزار ساختار پروتئینی با دقت انتخاب‌شده را حل کنند، می‌توانند از مدل سازی کامپیوتری برای پیش‌بینی ساختار صدها هزار پروتئین دیگر استفاده کنند. در حال حاضر، تیم PSI در مجموع بیش از ۲۴۰۰ ساختار را حل کرده است.

شاید حتی مهم‌تر از آن باشد که این تیم فناوری‌های جدیدی را توسعه داده‌اند که سرعت و سهولت تعیین ساختارهای مولکولی را بهبود می‌بخشد. بسیاری از این فناوری‌های جدید روبات‌هایی هستند که گام‌های پُرکار قبلی در تعیین ساختار را خودکار می‌کنند. به لطف این روبات‌ها، می‌توان ساختارها را سریع‌تر از همیشه حل کرد.

این فناوری‌ها علاوه‌بر سودمندی برای تیم PSI، تحقیقات در زمینه‌های دیگر را نیز تسریع کرده‌اند. دانشمندان PSI (و زیست شناسان ساختاری در سراسر جهان) یافته‌های خود را به بانک اطلاعات پروتئین در http://www.pdb.org ارسال می‌کنند. در این سایت، برای پیشبرد تحقیقات توسط جامعه علمی گسترده‌ در سراسر جهان، اطلاعات به صورت رایگان در دسترس است.

کد ژنتیکی

علاوه بر کد تاخوردگی پروتئین که کشف نشده است، کد دیگری نیز وجود دارد، یک کد ژنتیکی که دانشمندان در اواسط دهه ۱۹۶۰ آن رمزگشایی کردند. کد ژنتیکی نشان می‌دهد که موجودات زنده چگونه از ژن‌ها به‌عنوان دستورالعملی برای ساخت پروتئین استفاده می‌کنند.

• DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) از مولکول‌های کوچکی به نام نوکلئوتیدها تشکیل شده است که به دلیل واحد اصلی‌ای که دارند نامگذاری شده‌اند: آدنین (A مخفف adenine)، تیمین (T مخفف thymine)، سیتوزین (C مخفف cytosine) و گوانین (G مخفف guanine).
• RNA (ریبونوکلئیک اسید) از نظر شیمیایی بسیار شبیه DNA است، اما به جای تیمین (T)، از نوکلئوتید اوراسیل (U مخفف uracil) استفاده می‌کند.
• ژن‌ها دنباله‌های طولانی از DNA هستند.
• ژن‌ها به نسخه‌های مکملی از پیام‌رسان RNA ( معروف به mRNA مخفف messenger RNA) رونویسی می‌شوند.
• ریبوزوم‌ها ( Ribosomes) با استفاده از دستورالعمل‌های mRNA و کد ژنتیکی برای اتصال اسیدهای آمینه به یکدیگر با ترتیب درست، پروتئین‌ها را می سازند.

ترجمه اختصاصی توسط مجله قرمز

منبع:

National Institute of General Medical Sciences (NIGMS), Chapter 1: Proteins are the Body’s Worker Molecules