کارگاه نقش هیدروفوبیسیته در پروتئین‌ها

مدرس دوره: شهرزاد رئیسی پور-دانشجوی دکترای بیوشیمی دانشگاه تربیت مدرس

 مدت زمان دوره: 1 ساعت و 40 دقیقه

سرفصل های دوره در یک نگاه

• نقش هیدروفوبیسیتی در زیست شناسی و فولدینگ پروتئین‎ها
• روش‌های اندازه گیری تئوری و تجربی هیدروفوبیسیتی آمینواسیدها
• روش‌های اندازه گیری تئوری و تجربی هیدروفوبیستی پروتئین‌ها
• نقش هیدروفوبیسیتی در تعیین عملکرد پروتئین‌های ناشناخته
• نقش هیدروفوبیسیته پروتئین‌ها در کشف و شناسایی داروها

 توضیح سرفصل های دوره:

نقش هیدروفوبیسیتی در زیست‌شناسی و فولدینگ پروتئین‌ها:
 هیدروفوبیسیتی (آب‌گریزی) یک ویژگی کلیدی در زیست‌شناسی است که نقش مهمی در ساختار و عملکرد مولکول‌های زیستی، به ویژه پروتئین‌ها، ایفا می‌کند. در فرایند فولدینگ (تاخوردگی) پروتئین‌ها، زنجیره‌های جانبی آمینواسیدهای هیدروفوب تمایل دارند در محیط آبی سلول به سمت داخل پروتئین جمع شوند تا تماس با آب را به حداقل برسانند. این ترتیب فضایی باعث پایداری ساختار سوم پروتئین می‌شود و به درستی عملکرد آن کمک می‌کند. اختلال در این فرایند می‌تواند به مشکلاتی مانند بیماری‌های تجمع پروتئین‌ها (مثل آلزایمر) منجر شود.

روش‌های اندازه‌گیری تئوری و تجربی هیدروفوبیسیتی آمینواسیدها:
 هیدروفوبیسیتی آمینواسیدها را می‌توان به روش‌های مختلف تئوری و تجربی سنجید. روش‌های تجربی شامل اندازه‌گیری توزیع آمینواسیدها بین دو فاز غیرقطبی و قطبی (مثلاً آب و یک حلال آلی) است. از این طریق می‌توان میزان تمایل هر آمینواسید به محیط‌های آب‌گریز یا آبدوست را تعیین کرد. در روش‌های تئوری، محاسبات مبتنی بر مدل‌سازی مولکولی یا استفاده از مقیاس‌های عددی (مانند مقیاس‌های Kyte-Doolittle) برای پیش‌بینی هیدروفوبیسیتی بر پایه ساختار شیمیایی و خواص فیزیکوشیمیایی صورت می‌گیرد.

روش‌های اندازه‌گیری تئوری و تجربی هیدروفوبیسیتی پروتئین‌ها:
 برای سنجش هیدروفوبیسیتی کل پروتئین‌ها، روش‌های تجربی مانند کروماتوگرافی فاز معکوس و اندازه‌گیری پیوند پروتئین به سطوح آب‌گریز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تکنیک‌ها میزان کلی آب‌گریزی یک پروتئین را از طریق رفتار انتقالی آن بین محیط‌های متفاوت تعیین می‌کنند. روش‌های تئوری نیز شامل تحلیل توالی پروتئینی با استفاده از الگوریتم‌های هیدروفوبیسیتی و نقشه‌برداری سه‌بعدی بر اساس مدل‌های مولکولی است تا بخش‌های آب‌گریز یا آب‌دوست پروتئین پیش‌بینی شوند.

نقش هیدروفوبیسیتی در تعیین عملکرد پروتئین‌های ناشناخته:

هیدروفوبیسیتی یکی از سرنخ‌های کلیدی در پیش‌بینی عملکرد پروتئین‌های ناشناخته است. با تحلیل الگوهای هیدروفوب در توالی یا ساختار سه‌بعدی پروتئین، می‌توان محل‌های احتمالی اتصال به غشاها، مناطق فعال یا تعاملات پروتئین-پروتئین را شناسایی کرد. برای مثال، پروتئین‌های غشایی معمولاً نواحی قویاً هیدروفوب دارند که در غشاهای لیپیدی جای می‌گیرند. استفاده از داده‌های هیدروفوبیسیتی، در کنار سایر ویژگی‌های بیوشیمیایی، به محققان امکان می‌دهد نقش‌های زیستی احتمالی پروتئین‌های ناشناخته را حدس بزنند.

نقش هیدروفوبیسیته پروتئین‌ها در کشف و شناسایی داروها:

هیدروفوبیسیته پروتئین‌ها نقش کلیدی در کشف و طراحی داروها ایفا می‌کند، زیرا نواحی آب‌گریز پروتئین‌ها اغلب محل‌های اصلی برای اتصال لیگاندها و داروها هستند. شناخت توزیع نواحی هیدروفوبیک در ساختار سه‌بعدی پروتئین کمک می‌کند تا نقاط اتصال (binding sites) با کارایی بالاتر شناسایی شده و مولکول‌های دارویی بهینه برای برهم‌کنش با این نواحی طراحی شوند. همچنین، ویژگی‌های هیدروفوبیک دارو و پروتئین بر پایداری کمپلکس دارو–هدف، جذب زیستی و توزیع دارو در بدن تأثیر می‌گذارند، به همین دلیل ارزیابی هیدروفوبیسیته یکی از مراحل مهم در مدل‌سازی مولکولی و طراحی داروهای مؤثر و ایمن است.