Iṣẹ́ Àwọn Àmì Àsídì Nínú Ìṣètò Púrọ́tíìnì
Àwọn Prótéènì jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ohun alààyè pàtàkì tí ó para pọ̀ di ẹ̀dá alààyè. Ó fẹ́rẹ̀ẹ́ jẹ́ pé gbogbo ìlànà ẹ̀dá alààyè—láti ìṣẹ̀dá àsopọ àti ìṣiṣẹ́ ẹ́ńsìmù sí ìrìn àjò ohun èlò àti ìdáhùn àjẹ́mọ́ ara—dá lórí àwọn prótéènì. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn prótéènì kì í ṣe àwọn ẹ̀yà kan ṣoṣo, tí a ti ṣe tán. Àwọn prótéènì jẹ́ àwọn èròjà kéékèèké tí a ń pè ní amino acid. Lílóye iṣẹ́ àwọn amino acid nínú ìṣètò prótéènì túmọ̀ sí mímọ bí àwọn prótéènì ṣe ń ṣe àṣeyọrí àwọn ìrísí pàtó, ìdúróṣinṣin, àti agbára láti ṣe àwọn iṣẹ́ ẹ̀dá alààyè pàtó.
Àwọn amino acids gẹ́gẹ́ bí “àwọn ohun èlò ìkọ́lé” amuaradagba
Àwọn amino acids jẹ́ àwọn molecule organic tí ó sábà máa ń ní àwọn ẹgbẹ́ pàtàkì méjì: ẹgbẹ́ amino kan (-NH₂) àti ẹgbẹ́ carboxyl kan (-COOH), àti átọ̀mù carbon àárín (alpha carbon) tí a so pọ̀ mọ́ ẹgbẹ́ ẹ̀gbẹ́ kan (R). Ẹgbẹ́ R yìí ni ó ń ya amino acid kan sọ́tọ̀ kúrò lára òmíràn. Àwọn amino acid 20 ló wà tí àwọn sẹ́ẹ̀lì sábà máa ń lò láti ṣẹ̀dá àwọn protein.
Iṣẹ́ pàtàkì jùlọ tí àwọn amino acids ń ṣe ni àwọn monomers tí wọ́n so pọ̀ láti ṣẹ̀dá àwọn polymers, èyí ni àwọn proteins. Ìsopọ̀ tí ó so amino acid pọ̀ ni a ń pè ní peptide bond, tí a ṣe nípasẹ̀ ìṣe condensation (ìtújáde molecule omi kan) láàárín ẹgbẹ́ carboxyl ti amino acid kan àti ẹgbẹ́ amino acid mìíràn. Ẹ̀wọ̀n amino acid yìí ń ṣe ẹ̀wọ̀n polypeptide kan, èyí tí ó ń di ìṣètò amuaradagba tí ó ṣiṣẹ́.
Ìtẹ̀léra amino acid ló ń pinnu ìṣètò àti iṣẹ́ rẹ̀.
Nínú àwọn èròjà protein, ìtẹ̀léra amino acid (tí a ń pè ní ìṣètò àkọ́kọ́) kìí ṣe àkójọ àwọn èròjà lásán, ṣùgbọ́n “kódì” tí ó ń pinnu bí èròjà protein náà yóò ṣe máa dì, ìdúróṣinṣin rẹ̀, àti iṣẹ́ rẹ̀. Ìlànà yìí ni a ń ṣàkóso nípasẹ̀ ìwífún nípa ìran (DNA) nípasẹ̀ àwọn ìlànà ìkọ̀wé àti ìtumọ̀.
Ìyípadà díẹ̀ nínú ìtẹ̀léra náà lè ní ipa pàtàkì. Fún àpẹẹrẹ, fífi amino acid kan rọ́pò rẹ̀ lè yí ìrísí protein padà, kí ó dín iṣẹ́ rẹ̀ kù tàbí kí ó tilẹ̀ jẹ́ kí ó léwu. Èyí túmọ̀ sí wípé amino acid kìí ṣe àwọn ohun èlò ìkọ́lé nìkan ni, ṣùgbọ́n ó tún ń pinnu ìdámọ̀ amuaradagba náà. Ìṣètò àkọ́kọ́ ni ó jẹ́ ìpìlẹ̀ fún ìṣẹ̀dá àwọn ètò ìpele gíga.
Ipa ti awọn amino acids ninu eto keji: α-helix ati β-sheet
Nígbà tí a bá ti ṣẹ̀dá ẹ̀wọ̀n polypeptide kan, ó bẹ̀rẹ̀ sí í ní àwọn àpẹẹrẹ ìtẹ̀wé agbègbè tí a ń pè ní àwọn ètò kejì. Àwọn àpẹẹrẹ méjì tí ó wọ́pọ̀ jùlọ ni:
1. α-helix (alpha helix): Àwọn ẹ̀wọ̀n polypeptide náà ń yípo bí orísun omi.
2. β-sheet (beta sheet): A to àwọn ẹ̀wọ̀n polypeptide sí ara wọn láti ṣe ìwé tí a ti ká.
Ìṣètò kejì ni a fi ìdè hydrogen láàrín àwọn átọ̀mù nínú egungun ẹ̀yìn polypeptide, kìí ṣe nípasẹ̀ àwọn ẹgbẹ́ R. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn ẹgbẹ́ R ní ipa gidigidi lórí ìtẹ̀sí fún α-helices tàbí β-sheets láti ṣẹ̀dá. Fún àpẹẹrẹ, proline sábà máa ń “fọ́” àwọn helice nítorí líle rẹ̀, nígbà tí alanine sábà máa ń fẹ́ ìṣẹ̀dá helix.
Nítorí náà, àwọn amino acids ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí àwọn olùṣàkóso ìdìpọ̀ agbègbè nípasẹ̀ àwọn ànímọ́ kẹ́míkà wọn àti ìrísí àwọn ẹgbẹ́ ẹ̀gbẹ́ wọn.
Ìṣètò ẹ̀kọ́ gíga: A máa ń pinnu ìfọ́pọ̀ 3D nípasẹ̀ ìbáṣepọ̀ ẹgbẹ́ R.
Ìṣètò ìkẹyìn ni ìrísí onípele mẹ́ta gbogbo ti ẹ̀wọ̀n polypeptide kan. Ní ìpele yìí, ipa àwọn amino acids di kedere, bí ìbáṣepọ̀ láàrín àwọn ẹgbẹ́ R ṣe ń pinnu bí amuaradagba ṣe “ń pa” ìrísí rẹ̀. Àwọn ìbáṣepọ̀ pàtàkì kan tí irú amino acid kan ní ipa lórí ni:
– Ìbáṣepọ̀ Hydrophobic: Àwọn amino acid tí kì í ṣe pola (fún àpẹẹrẹ, valine, leucine, isoleucine) sábà máa ń kóra jọ sínú àwọn protein láti yẹra fún omi. Èyí jẹ́ ọ̀kan lára àwọn agbára pàtàkì tí ó ń mú kí protein dì.
– Àwọn ìsopọ̀ hydrogen: Àwọn amino acid Polar (fún àpẹẹrẹ serine, threonine, asparagine, glutamine) lè ṣe àwọn ìsopọ̀ hydrogen tí ó ń ran ìsopọ̀ náà lọ́wọ́ láti dúró ṣinṣin.
– Àwọn ìdè ionic (àwọn afárá iyọ̀): Àwọn amino acid tí a ti gba agbára (àwọn acids: aspartate, glutamate; àwọn ipilẹ̀: lysine, arginine, histidine) lè fa ara wọn mọ́ra láti ṣẹ̀dá àwọn afárá iyọ̀ tí ó ń fún ìṣètò náà lágbára.
– Àwọn agbára Van der Waals: Bó tilẹ̀ jẹ́ pé wọn kò lágbára, àwọn ìbáṣepọ̀ wọ̀nyí di pàtàkì nígbà tí ọ̀pọ̀lọpọ̀ bá wáyé ní àkókò kan náà nínú àwọn èròjà tí a fi ìdìpọ̀ dì.
– Àwọn ìdè Disulfide: Àwọn àṣẹ́kù cysteine méjì lè ṣẹ̀dá àwọn ìdè covalent disulfide (S–S), èyí tí ó lágbára gan-an tí ó sì ń kó ipa pàtàkì nínú ìdúróṣinṣin amuaradagba, pàápàá jùlọ àwọn protein extracellular bíi keratin tàbí àwọn antibodies.
Níbí a rí i pé àwọn amino acids kìí ṣe àwọn protein nìkan ni wọ́n para pọ̀, wọ́n tún para pọ̀ di “nẹ́ẹ̀tìwọ́ọ̀kì ìsopọ̀” tí ó ń pinnu agbára, ìyípadà, àti ìdúróṣinṣin àwọn protein.
Ìṣètò Quaternary: àwọn amino acids ń ṣètò ìsopọ̀ àwọn ẹ̀yà ara púpọ̀
Àwọn protein kan kìí ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ẹ̀wọ̀n kan ṣoṣo, ṣùgbọ́n dípò bẹ́ẹ̀ gẹ́gẹ́ bí àpapọ̀ àwọn ẹ̀wọ̀n polypeptide tí a ń pè ní subunits. Ìṣètò subunits yìí ni a ń pè ní quaternary structure. Àpẹẹrẹ kan tí a mọ̀ dáadáa ni hemoglobin, èyí tí ó ní subunits mẹ́rin.
Àwọn amino acids ń ṣe àfikún sí ìṣètò quaternary nípasẹ̀ ìbáṣepọ̀ láàárín àwọn ojú ilẹ̀ subunit: ìbáṣepọ̀ hydrophobic, àwọn ìdè hydrogen, àti àwọn ìdè ionic. Ìṣètò amino acid ní ìsopọ̀ subunit ń pinnu bí àwọn subunit ṣe so pọ̀ tó, bí amuaradagba ṣe ń yípadà ní irọ̀rùn, àti bí ó ṣe ń ṣiṣẹ́ papọ̀. Ní ọ̀rọ̀ mìíràn, àwọn amino acids ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí "ìdè" tí ó so onírúurú ẹ̀yà ara protein pọ̀ kí wọ́n lè ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ẹyọ kan.
Àwọn amino acids ló ń ṣe àkójọpọ̀ ibi tí wọ́n ń ṣiṣẹ́, wọ́n sì ń pinnu bí amuaradagba náà ṣe rí.
Iṣẹ́ àwọn èròjà amúróótíìnì sinmi lórí ìrísí wọn àti ìṣẹ̀dá ojú ilẹ̀ wọn. Àwọn amino acid ń ṣe àwọn èròjà pàtàkì bíi:
– Ibi ti ensaymu kan n ṣiṣẹ, nibiti iṣe kemikali ti waye.
– Àwọn ibi ìsopọ̀ Ligand, fún àpẹẹrẹ níbi tí àwọn homonu, àwọn ion, tàbí àwọn molecule kékeré so mọ́ ara wọn.
– Aaye idanimọ, fun apẹẹrẹ ninu awọn aporo tabi awọn olugba awo.
Àìlẹ́gbẹ́ àwọn ẹgbẹ́ R ló ń jẹ́ kí àwọn èròjà protein ní àyíká kékeré tó bá àwọn iṣẹ́ pàtó mu. Fún àpẹẹrẹ, Histidine sábà máa ń kó ipa nínú ìdènà enzyme nítorí pé ó lè gba tàbí tú àwọn proton jáde ní pH ti ara. Serine lè ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí nucleophile nínú serine proteases. Cysteine lè ṣẹ̀dá ìdè covalent ìgbà díẹ̀ nínú àwọn ìṣesí enzymatic kan. Àpapọ̀ àwọn amino acids púpọ̀ nínú àwọn ìṣètò pàtó ń ṣẹ̀dá àwọn ibi iṣẹ́ pàtó.
Àwọn amino acids ní ipa lórí ìdúróṣinṣin àwọn protein sí pH àti ìwọ̀n otutu.
Àwọn ipò àyíká bí pH, ìwọ̀n otútù, àti iyọ̀ lè ní ipa lórí àwọn protein. Àwọn amino acid tí a ti gba agbára sábà máa ń ní ìmọ̀lára sí àwọn ìyípadà nínú pH nítorí pé ìpele ionization wọn yípadà. Nígbà tí pH bá yípadà, àwọn ìdè ionic lè di aláìlera tàbí kí ó lágbára, èyí tí yóò yọrí sí àwọn ìyípadà nínú ìṣètò tertiary tàbí quaternary. Èyí jẹ́ ọ̀kan lára ìdí tí àwọn protein fi lè pàdánù ìrísí àti iṣẹ́ wọn) lábẹ́ àwọn ipò tí ó le koko.
Síwájú sí i, àkójọpọ̀ amino acid náà tún ń pinnu resistance otutu. Àwọn protein tí ó dúró ṣinṣin ní iwọn otutu gíga (fún àpẹẹrẹ, nínú àwọn ohun alààyè thermophilic) sábà máa ń ní ìbáṣepọ̀ ionic púpọ̀ àti ìṣètò tí ó nípọn jù. Nítorí náà, yíyàn irú amino acid àti ipò rẹ̀ nínú amuaradagba náà ń ṣe àfikún taara sí resistance protein.
Àtúnṣe lẹ́yìn ìtúmọ̀: àwọn amino acids gẹ́gẹ́ bí àwọn àmì “ìparí” amuaradagba
Lẹ́yìn tí a bá ti ṣẹ̀dá amuaradagba kan, àwọn àṣẹ́kù amino acid kan lè ṣe àtúnṣe lẹ́yìn ìtúmọ̀, bíi phosphorylation, methylation, acetylation, tàbí glycosylation. Àwọn àtúnṣe wọ̀nyí sábà máa ń wáyé ní àwọn amino acid pàtó kan: serine/threonine/tyrosine fún phosphorylation, lysine fún acetylation, tàbí asparagine fún glycosylation. Ète wọn ni láti ṣe àkóso ìṣiṣẹ́ protein, ipò láàárín sẹ́ẹ̀lì, tàbí ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú àwọn protein mìíràn.
Èyí fihàn pé ipa àwọn amino acids kò dúró ní ṣíṣe àwọn ètò ìpìlẹ̀, ṣùgbọ́n ó tún di ibi ìṣàkóso ẹ̀dá láti ṣe àkóso iṣẹ́ amuaradagba ní ọ̀nà tí ó yẹ.
Ipari
Àwọn amino acids kó ipa pàtàkì nínú ìṣètò amuaradagba: gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun èlò ìkọ́lé àwọn ẹ̀wọ̀n polypeptide, gẹ́gẹ́ bí àwọn olùpinnu ìtẹ̀léra tí ó ń darí ìfọ́pọ̀, gẹ́gẹ́ bí àwọn aṣojú ìṣẹ̀dá ìdè tí ó ń mú kí àwọn ètò kejì, ti tertiary, àti ti quaternary dúró ṣinṣin, àti gẹ́gẹ́ bí àwọn olùkọ́lé àwọn ibi tí ń ṣiṣẹ́ tí ó ń pinnu iṣẹ́ amuaradagba. Ìwà kẹ́míkà ti ẹgbẹ́ R—yálà kì í ṣe polar, polar, charge, tàbí ó lágbára láti ṣẹ̀dá àwọn ìdè disulfide—fún amuaradagba kọ̀ọ̀kan ní ìrísí àti agbára rẹ̀. Lílóye iṣẹ́ amino acids nínú ìṣètò amuaradagba lè ràn wá lọ́wọ́ láti lóye ìdí tí àwọn protein fi jẹ́ onírúurú àti pàtàkì sí ìwàláàyè, tí ó ń ṣí ọ̀nà sílẹ̀ fún àwọn lílò gbígbòòrò bíi ìmọ̀ ẹ̀rọ amuaradagba, ṣíṣe àpẹẹrẹ oògùn, àti àyẹ̀wò àrùn tí ó dá lórí ìyípadà ìran.
