Fandom

Science Wiki

Κατηγοριοποίηση Πρωτεϊνών

63.276pages on
this wiki
Add New Page
Talk1 Share

Ad blocker interference detected!


Wikia is a free-to-use site that makes money from advertising. We have a modified experience for viewers using ad blockers

Wikia is not accessible if you’ve made further modifications. Remove the custom ad blocker rule(s) and the page will load as expected.

Κατηγοριοποίηση Πρωτεϊνών

[1]



Γίνεται με την δημιουργία βάσεων δεδομένων στο διαδίκτυο.


ΕτυμολογίαEdit

Η ονομασία "Πρωτεΐνη " σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη " ".


ΓενικάEdit

Παρ' όλο που ο αριθμός των πρωτεϊνικών δομών, που εναποτίθενται στην βάση δεδομένων Protein Data Bank (PDB) από μεθόδους κρυσταλλογραφίας ακτίνων-Χ σε ατομική ή περίπου ατομική διακριτικότητα και φασματοσκοπία NMR, είναι σχετικά μικρός (~10.000), οι πληροφορίες που εμπεριέχουν γίνονται όλο και πιο σημαντικές με την αποκάλυψη και νέων συνδυασμών δευτεροταγούς δομής. Περίπου 200 νέες πρωτεΐνες κατατίθενται μηνιαίως στην PDB.

Πολλές πρωτεΐνες μοιράζονται δομικά στοιχεία και ομοιότητες που αντανακλούν ίσως, σε κάποιες περιπτώσεις, την εξελικτική τους προέλευση. Η ίδια η διαδικασία της εξέλιξης περιλαμβάνει αντικαταστάσεις, εισαγωγές ή / και αφαιρέσεις αμινοξέων από την ακολουθία των βιολογικών μακρομορίων.

Στις πρωτεΐνες που έχουν μακρινή εξελικτική σχέση, οι αλλαγές αυτές μπορεί να είναι εκτενείς με αποτέλεσμα να διπλώνουν κατά τέτοιο τρόπο που και ο αριθμός αλλά και ο προσανατολισμός των στοιχείων δευτεροταγούς δομής να ποικίλει σε μεγάλο βαθμό. Παρ' όλα αυτά, όταν για παράδειγμα, οι λειτουργίες ορισμένων πρωτεϊνών έχουν συντηρηθεί, τα δομικά περιβάλλοντα των αμινοξέων των ενεργών κέντρων είναι επίσης διατηρημένα. Βλέπουμε λοιπόν ότι για να κατανοήσουμε το σύνολο όλων αυτών των τόσων διαφορετικών μα και τόσων όμοιων, σε μερικές περιπτώσεις δομών, είναι ανάγκη να αντιπαραβάλλουμε, σχολιάσουμε αλλά και να κατηγοριοποιήσουμε όλες τις προσδιορισμένες πρωτεΐνες.

Έτσι ίσως ερμηνεύσουμε καλύτερα τις σχέσεις μεταξύ αλληλουχίας, δομής και λειτουργίας αλλά και τις βαθύτερες εξελικτικές / φυλογενετικές διαδικασίες που έχουν οδηγήσει στην δημιουργία αυτών των ποικιλόμορφων δομικών σχηματισμών.

Γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι το είδος πληροφοριών που παρουσιάζονται σ'ένα σύστημα ταξινόμησης πρωτεϊνικών δομών είναι αποκλειστικά εξαρτώμενο από την φιλοσοφία της μεθόδου και άρα και από τις μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν για την αναγνώριση και εκτίμηση των διαφορών και των ομοιοτήτων μεταξύ διαφόρων δομών.


Συστήματα κατηγοριοποίησηςEdit

Από το 1959 που προσδιορίσθηκε η πρώτη τρισδιάστατη δομή της μυοσφαιρίνης μέχρι τώρα, η πολυπλοκότητα και η ποικιλομορφία των πρωτεϊνικών δομών αυξάνεται παράλληλα με τον αριθμό των νέων προσδιοριζόμενων μακρομορίων. Έτσι, από τότε μέχρι σήμερα, έχει αναγνωρισθεί ότι οι πρωτεΐνες αποτελούνται από αυτοτελή ημιανεξάρτητα δομικά στοιχεία που μπορούν να είναι συνεχή ή μη συνεχή στην πρωτεϊνική ακολουθία (Domains). Έτσι, προφανώς, το πρώτο βήμα για την κατάταξη των πρωτεϊνών σε τάξεις, κλάσεις, οικογένειες κλπ είναι η ταυτοποίηση των δομικών στοιχείων τους.

Δυο από τα πιο διαδεδομένα συστήματα κατηγοριοποίησης πρωτεϊνικών δομών παρουσιάζονται παρακάτω.


SCOPEdit

Η βάση πρωτεϊνικών δομών SCOP (Structural Classification of Proteins) που διατηρείται στο κέντρο ερευνών Μοριακής Βιολογίας και Πρωτεϊνικής Μηχανικής στο Cambridge της Αγγλίας (MRC), περιγράφει τις δομικές και εξελικτικές σχέσεις μεταξύ πρωτεϊνών με γνωστή δομή (Murzin et al, 1995). Επειδή ακόμα και τα πιο σύγχρονα «αυτόματα εργαλεία» για την σύγκριση των στοιχείων δευτεροταγούς δομής δεν μπορούν αξιόπιστα να αναγνωρίσουν όλες τις σχέσεις μεταξύ των πρωτεϊνικών δομών, το SCOP κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας άμεσα εποπτικά κριτήρια και την εμπειρία ειδικών αναλυτών. Το εγχείρημα αυτό είναι περίπλοκο μιας και οι πρωτεϊνικές δομές επιδεικνύουν μια τεράστια ποικιλία σχηματισμών που κυμαίνεται από μικρά μοναδιαία δομικά στοιχεία ως και τεράστια σύμπλοκα πολλαπλών domains. Σε μερικές μάλιστα περιπτώσεις, έχει σημασία να αναλύουμε μια πρωτεϊνική δομή στο σύνολο της αλλά και στο επίπεδο των μεμονωμένων αυτοτελών δομικών στοιχείων της.

SCOP classificationEdit

Οι πρωτείνες ταξινομούνται κατά ένα ιεραρχικό τρόπο ο οποίος αντανακλά την δομική και την εξελικτική τους σχέση. Υπάρχουν πολλά και διαφορετικά επίπεδα στην ιεραρχία, αλλά κατά κύριο λόγο αυτά περιγράφουν τις έννοιες «Οικογένεια» (Family), «Υπέρ-οικογένεια» (Superfamily) και «Δίπλωμα» (Fold). Τα όρια μεταξύ των επιπέδων αυτών μπορεί να είναι υποκειμενικά αλλά κατά έναν γενικό τρόπο τα ανώτερα επίπεδα αντανακλούν και πιο κοντινές δομικές ομοιότητες. Τα πρώτα δυο επίπεδα περιγράφουν κοντινές ή/και μακρινές εξελικτικές σχέσεις ενώ στο τρίτο επίπεδο αναπαριστώνται οι γεωμετρικές ομοιότητες των στοιχείων δευτεροταγούς δομής των πρωτεϊνών.

ΚριτήριαEdit

Πιο συγκεκριμένα, η κατηγοριοποίηση των πρωτεϊνών με βάση το σύστημα SCOP γίνεται με βάση τα παρακάτω κριτήρια:

  • «Οικογένεια» (Family). Οι πρωτεΐνες ομαδοποιούνται στην ίδια οικογένεια με βάση τις εξελικτικές τους συγγένειες; αν δηλαδή οι αμινοξικές ακολουθίες των πρωτεϊνών είναι όμοιες μεταξύ τους σε ποσοστό μεγαλύτερο από 30% (Sequence Identity >= 30%) τότε αποτελούν μέλη της ίδιας οικογένειας.


  • «Υπερ-οικογένεια» (Superfamily). Οι πρωτεΐνες ταξινομούνται στην ίδια υπερ-οικογένεια άν με βάση τα δομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά τους μπορούμε να τους αποδώσουμε κάποια κοινή εξελικτική σχέση.


  • «Δίπλωμα» (Fold). Πρωτεΐνες οι οποίες προέρχονται από διαφορετικές οικογένειες ή/και υπερ-οικογένειες ανήκουν σε μια κοινή ομάδα (διπλώματος) εάν έχουν τα ίδια στοιχεία δευτεροταγούς δομής στην ίδια οργάνωση και με την ίδια τοπολογία.


  • «Τάξη» (Class). Τέσσερις κύριες δομικές κατηγορίες πρωτεϊνών έχουν ταυτοποιηθεί με βάση τον τρόπο που διπλώνουν τα στοιχεία δευτεροταγούς δομής τους:
a) all-α, η δομή ουσιαστικά σχηματίζεται από α-έλικες;
b) all-β, η δομή αποτελείται από β-πτυχωτές επιφάνειες;
γ) α/β, α-έλικες και β-πτυχωτές επιφάνειες εναλλάσσονται στην δομή της πρωτεΐνης; και
δ) α+β, α-έλικες και β-πτυχωτές επιφάνειες βρίσκονται σε διακριτές περιοχές της δομής .

Η ιεραρχική διαμόρφωση του SCOP παρουσιάζεται στην εικόνα 1 για την πρωτεϊνική δομή της ανθρώπινης αιμοσφαιρίνης (κωδικός PDB : 2hhb)


Το σύστημα SCOP είναι ελεύθερα διαθέσιμο για αναζήτηση στην ηλεκτρονική διεύθυνση: http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop/

CATHEdit

Η βάση δεδομένων CATH (Orengo et al., 1997), που διατηρείται στο Πανεπιστήμιο UCL του Λονδίνου, περιέχει μια ιεραρχική ταξινόμηση των αυτοτελών δομικών στοιχείων (domains) των πρωτεϊνικών δομών που είναι κατατεθειμένες στην PDB, και οι οποίες έχουν προσδιοριστεί σε διακριτικότητα καλύτερη από 3 A. Μη πρωτεϊνικές δομές, και Cα δομές δεν έχουν συμπεριληφθεί. Το σύστημα CATH με την εφαρμογή μια σειράς αυτοματοποιημένων μεθόδων παρέχει εξειδικευμένες πληροφορίες για την κατηγοριοποίηση των πρωτεϊνικών domains. Παρόλα αυτά, εμπειρικά ανθρώπινα κριτήρια χρησιμοποιούνται για τις εξειδικευμένες περιπτώσεις που τα «αυτόματα εργαλεία» σύγκρισης των πρωτεϊνικών δομών δεν δίνουν ακριβή ή έγκυρα αποτελέσματα. Κατ' αναλογία με το σύστημα ταξινόμησης των ενζύμων (E.C. system) κάθε κατηγορία πρωτεϊνικών δομών χαρακτηρίζεται από ένα μοναδικό αριθμό και ταυτοποιείται από ένα περιγραφικό όνομα. Το σχήμα αυτό επιτρέπει και κατάλληλους χειρισμούς των πληροφοριών.

Πέντε κύρια επίπεδα χρησιμοποιούνται στην ταξινόμηση αυτή: τα επίπεδα Τάξης (Class), Αρχιτεκτονικής (Architecture), Τοπολογίας (Topology), Ομόλογης Υπέρ-οικογένειας (Homologous superfamily) και Αλληλουχίας (Sequence).


  • «Τάξη» (Class). Η τάξη προσδιορίζεται από το ποσοστό των στοιχείων δευτεροταγούς δομής μιας πρωτεΐνης και το πακετάρισμα τους. Τέσσερις κύριες ομάδες πρωτεϊνικών δομικών στοιχείων έχουν ταυτοποιηθεί : (i) mainly-α, (ii) mainly-β, (iii) α-β, που περιλαμβάνει εναλλασσόμενες α/β και α+β δομές, και (iv) δομές με χαμηλό ποσοστό δευτεροταγούς δομής.


  • «Αρχιτεκτονική» (Architecture) περιγράφει την οργάνωση των στοιχείων δευτεροταγούς δομής χωρίς να λαμβάνεται υπόψη ο τρόπος με τον οποίον αυτά συνδέονται (π.χ. βαρέλι (barrel), σάντουιτς (sandwich) κ.α.)


  • «Τοπολογία» (Topology) δίνει μια περιγραφή του ολικού σχήματος και του τρόπου σύνδεσης των στοιχείων δευτεροταγούς δομής. Με βάση μια σειρά από εμπειρικές παραμέτρους και χρησιμοποιώντας γρήγορους αλγόριθμους που επιτυγχάνουν την ολική σύγκριση των δομικών στοιχείων, οι πρωτεΐνες ομαδοποιούνται σε διαφορετικές κατηγορίες τοπολογίας. Δομές που κατά το 60% μοιάζουν με την μικρότερη ταξινομούνται στο ίδιο επίπεδο τοπολογίας.


  • «Ομόλογη οικογένεια» (Homology superfamily) ομαδοποιεί όλα εκείνα τα δομικά στοιχεία που έχουν 35% ομοιότητα μεταξύ τους στο επίπεδο της αλληλουχίας τους και συνεπώς πιστεύεται ότι προέρχονται από ένα κοινό πρόγονο, δηλαδή είναι ομόλογες πρωτεΐνες.


  • «Αλληλουχία» (Sequence) παρέχει το τελευταίο επίπεδο ιεράρχησης όπου οι δομές μιας ομόλογης οικογένειας ταξινομούνται περαιτέρω με βάση την ομοιότητα των αμινοξικών αλληλουχιών τους. Στο επίπεδο αυτό, τα διάφορα domains χαρακτηρίζονται από ποσοστό μεγαλύτερο από 30% ομοιότητας των αλληλουχιών τους (Sequence Identity >= 30%) γεγονός που υποδηλώνει παρόμοιες δομές, άρα και λειτουργίες.

Το CATH είναι ελεύθερα προσβάσιμο για αναζήτηση με λέξεις κλειδιά (είτε όνομα-κατηγορία πρωτεϊνών είτε συγκεκριμένο κωδικό πρωτεΐνης στην βάση δεδομένων πρωτεϊνικών δομών PDB (π.χ. 1ECA)) μέσω του διαδικτυακού φυλλομετρητή (Web browser) που εδρεύει στο UCL (URL: http://www.biochem.ucl.ac.uk/bsm/cath/ ).


Εσωτερική ΑρθρογραφίαEdit

ΒιβλιογραφίαEdit

ΙστογραφίαEdit


Ikl.jpg Κίνδυνοι ΧρήσηςIkl.jpg

Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες
σε αυτήν την εγκυκλοπαίδεια
ωστόσο, παρακαλούμε να λάβετε σοβαρά υπ' όψη ότι
η "Sciencepedia" δεν μπορεί να εγγυηθεί, από καμιά άποψη,
την εγκυρότητα των πληροφοριών που περιλαμβάνει.

"Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα
να έχουν αλλοιωθεί, βανδαλισθεί ή μεταβληθεί από κάποιο άτομο,
η άποψη του οποίου δεν συνάδει με το "επίπεδο γνώσης"
του ιδιαίτερου γνωστικού τομέα που σας ενδιαφέρει."

Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι
όλα τα άρθρα μπορεί να είναι ακριβή, γενικώς,
και για μακρά χρονική περίοδο,
αλλά να υποστούν κάποιο βανδαλισμό ή ακατάλληλη επεξεργασία,
ελάχιστο χρονικό διάστημα, πριν τα δείτε.



Επίσης,
Οι διάφοροι "Εξωτερικοί Σύνδεσμοι (Links)"
(όχι μόνον, της Sciencepedia
αλλά και κάθε διαδικτυακού ιστότοπου (ή αλλιώς site)),
αν και άκρως απαραίτητοι,
είναι αδύνατον να ελεγχθούν
(λόγω της ρευστής φύσης του Web),
και επομένως είναι ενδεχόμενο να οδηγήσουν
σε παραπλανητικό, κακόβουλο ή άσεμνο περιεχόμενο.
Ο αναγνώστης πρέπει να είναι
εξαιρετικά προσεκτικός όταν τους χρησιμοποιεί.

- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν

IonnKorr-System-00-goog.png



>>Διαμαρτυρία προς την wikia<<

- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)


Also on Fandom

Random Wiki