I bob. Oqsil strukturalarini va uning turlari

I BOB. OQSIL STRUKTURALARINI VA UNING TURLARI

1.1. Oqsil strukturalarini uzatilish jarayoni va uning asosiy vositalari

Oqsillar turli fazoviy strukturalarga ega bo‘lib, nuklein kislota yoki aminokislota ketma –ketligi yordamida bu jararayonni aniqlashning iloji yo‘q. Shuning uchun, barcha funksional oqsillarni to‘g‘ridan to‘g‘ri ajratib olib ularning strukturasini aniqlash hozirgi kunda ham dolzarb vazifalardan hisoblanadi (hozirda insondagi oqsillarning tahminan 10% to‘liq o‘rganilgan). Shu tariqa genomikaga qo‘shimcha ravishda “proteomika” atamasi paydo bo‘lgan. Ilmiy nashrda proteomika atamasi 1995 yildan boshlab paydo bo‘la boshlagan.
Organizmning hayot faoliyatida oligopeptid yoki shunchaki peptidlar deb nomlanuvchi kichik molekulali oqsil tabiatiga ega bo‘lgan fermentlar muxim o‘rin egallaydi. So‘ngi paytlarda proteome va proteomika terminlari bilan bir qatorda “peptidomika” atamasi ham paydo bo‘lmoqda.
Demak, yangi paydo bo‘lgan fanlarning o‘zoro bog‘liqligini quyidagicha ko‘rish

mumkin. Uchta yangi bioligik fanni o‘zoro bog‘liqligi.
Genomika va bioinformatika xaqida yuqorida to‘xtalib o‘tgan edik. Proteomika – oqsillar va ularning tirik organizmdagi o‘zoro ta'sirini o‘rganuvchi fan hisoblanadi (proteom -organizmdagi barcha oqsillarning yig‘indisi) . Proteomika quyidagi bo‘limlarga bo‘lib o‘rganiladi: strukturaviy proteomika, funksional proteomika va amaliy proteomika.
Strukturaviy proteomika. Turlarning xilma-hilligi biologiyaning o‘ziga xos tomonlaridan biri xisoblanadi. U biologiyaning barcha tuzilmalarida ham ko‘zga tashlanadi (biologik turlar, morfologiya, molekulalarning kimyoviy strukturasi, boshqaruv jarayonlar tarmog‘i va h.k.). Bu tushunchani oqsillarga nisbatan to‘liq qo‘llasa bo‘ladi. Ularning tuzilishi qay darajada turli bo‘lishi xozirgi kungacha to‘liq o‘rganilmagan. Bitta oqsil molekulasidagi aminokislotalar soni 2 tadan bir necha o‘n minggacha bo‘lishi mumkin. Proteom haqida ma'lumotga ega bo‘lish uchun avval ularni ajratib, boshqa moddalardan tozalab olish kerak. Butun organizmdagi oqsillar soni katta bo‘lgani uchun odatda organizmning ma'lum qismi (organ yoki to‘qima) olinadi va turli usullar bilan oqsil komponenti ajratib olinadi. 200 yillik tarix mobaynida oqsillarni ajratishning turli tuman usullari ishlab chiqilgan –oddiy tuz yordamida cho‘ktirishdan tortib, bu moddalarning fizik –kimyoviy xususiyatlarni inobatga oluvchi zamonaviy usullargacha. Individual oqsilning toza fraksiyasi ajratib olinganidan keyin ularning kimyoviy strukturasi o‘rganiladi.
Strukturaviy proteomikada bir yo‘la bir nechta strukturalar aniqlanadi. Bu ishni amalga oshirish uchun maxsus jarayonlar sikli va unga mos qurilmalar ishlab chiqilgan (Proteomik tajribalar uchun qurilmalarning to‘liq yig‘ilmasi taxminan bir million dollarni tashkil etadi).
Proteomika instrumentlari namuna tayyorlashdan tortib strukturani aniqlashgacha bo‘lgan laboratoriya siklini o‘z ichiga oladi. Ajratib, tozalangandan keyin ikki o‘lchamli elektroforez yordamida oqsillar ajratiladi. Bunda ajralish ikki yo‘nalishda amalga oshadi: birinchisida turli molekulyar og‘irlikka ega bo‘lgan oqsillar ajratilsa, boshqasida –elektr zaryadiga qarab ajraladi. Natijada maxsus tashuvchida bir xil guruxga kiruvchi molekulalar jamlanadi va mikroskopik dog‘lar vujudga keladi, bunda har bir dog‘da faqat bir xil molekulalar bo‘ladi. Dog‘larning soni bir necha mingni tashkil etishi mumkin, ularni tadqiq etish uchun avtomatik qurilmalardan foydalaniladi. So‘ngra dog‘lar tanlab olinib, ularda joylashgan moddalar murakkab fizik qurilma –mass-spektrometrga joylashtirib, uni yordamida har bir oqsilning birlamchi strukturasi aniqlanadi.
Oqsilning birlamchi strukturasini genomika va bioinformatika usullarini qo‘llagan xolda ham aniqlash mumkin. Zardob albuminining to‘liq gen ketma –ketligi 610 ta aminokislota qoldig‘ini kodlovchi 1830 azot asoslaridan tashkil topgan. Ushbu gen barcha qolgan genlar singari ATG kodonidan boshlanadi. Bu kodon metioninni sintezlaydi va birorta stop-kodon bilan yakunlanadi, yuqoridagi xolatda TAA. Shu tariqa 609 ta qoldiqdan iborat struktura kodlanadi. Ammo bu strukturani to‘liq albumin molekulasi deb bo‘lmaydi. Undagi boshlang‘ich 24 aminokislota qoldig‘i signal peptidlari deb yuritilib, molekulaning yadrodan sitoplazmaga chiqishida uzilib tushadi, shundan keyin albumin strukturasi shakllanadi. Natijada mazkur molekula 385 aminokislota qoldig‘idan iborat bo‘lib qoladi.

Insondagi zardob albuminining fazoviy (uchlamchi) strukturasi
Ammo aminokislota ketma –ketligi fazoviy struktura xaqida ma'lumot bermaydi.
Termodinamika nuqtai nazaridan, cho‘zilgan chiziqli struktura maqsadga muvofiq emas va ular har bir ketma –ketlik uchuk spesifik bo‘lgan tarzda o‘ziga xos fazoviy strukturani hosil qiladi, uni ikki xil fizik usul yordamida aniqlasa bo‘ladi – rengenostruktur taxlil va yadro magnit rezonansi usuli (YaMR-spekroskopiya). Rengenostruktur analiz usuli yordamida bir necha ming oqsillarning strukturasi aniqlangan, jumladan zardob albumini ham. Rasmda uchlamchi struktura keltirilgan bo‘lib, unda ikkilamchi strukturani namoyish etuvchi spiral uchastkalar ko‘rinadi. Demak, strukturaviy genomikaning asosiy vazifasi tirik organizmlardagi barcha oqsillarni ajratish, tozalash, strukturalarini tahlil etishdan iborat bo‘lib, bunda ikki o‘lchamli elektroforez, mass-spektrometriya va bioinformatika usullaridan foydalaniladi.
Oqsillar bioinformatikasi. Katta miqdordagi turli–tuman oqsillarning majud bo‘lishi ularni o‘ziga tegishli barcha ma'lumotlar bilan birga saqlash imkonini beruvchi ma'lumotlar bazasini yaralishiga turtki bo‘ldi. Internet sayti orqali ko‘plab umumiy va maxsus ma'lumotlar bazalarini topsa bo‘ladi. Umumiy ma'lumot bazalarida ma'lum bo‘lgan barcha oqsillarga doir ma'lumotlar saqlanib,uni butun tiriklikning global proteomi deb atasa ham bo‘ladi. Bu kabi ma'lumotlar bazasiga SwissProtTrEMBL (shveysariya –germaniya)ni misol qilib keltirish mumkin, unda analitik usullar yordamida anniqlangan 200 000 dan ortiq va yana 2 mln.ga yaqin nuklein kislotalar translyasiyasi yordamida aniqlangan oqsil ketma –ketliklari to‘g‘risida ma'lumotlar saqlanadi.
Global proteomda joylashgan molekulalarning asosiy qismini funksional faollikning spesifik spektoriga ega bo‘lgan, o‘rtacha 50 ta aminokislotalardan tashkil topgan, u qadar yirik bo‘lmagan harakatchan oqsillar tashkil etadi. Ular oligopeptidlar yoki shunchaki peptidlar deb nomlanadi. Global peptidomlar uchun EROP (Endogenous
Regulatory Oligo Peptides (endogen boshqariluvchi oligopeptidlar