طي البروتين هو العملية الفيزيائية التي ينتقل فيها البروتين، بعد تخليق الريبوسوم كسلسلة من الأحماض الأمينية الخطية، من شكل ملف عشوائي غير مستقر إلى بنية ثلاثية الأبعاد أكثر ترتيبًا. يمكّن هذا التحول الهيكلي البروتين من تحقيق الوظيفة البيولوجية.
بالنسبة للعديد من البروتينات، تبدأ عملية الطي بالتزامن مع ترجمة سلسلة البولي ببتيد. ضمن هذه العملية، تنخرط الأحماض الأمينية في تفاعلات لتكوين بنية ثلاثية الأبعاد محددة بدقة، تسمى الحالة الأصلية للبروتين. يتم تحديد هذا التشكل بشكل جوهري من خلال تسلسل الأحماض الأمينية، والمعروف أيضًا ببنيته الأساسية.
يعد الهيكل الدقيق ثلاثي الأبعاد أمرًا بالغ الأهمية للوظيفة المناسبة، على الرغم من أن مناطق معينة من البروتينات الوظيفية قد تظل مضطربة بشكل جوهري، مما يؤكد أهمية ديناميكيات البروتين. عادة ما يؤدي الفشل في اعتماد البنية الأصلية إلى بروتينات غير نشطة؛ ومع ذلك، يمكن لبعض البروتينات غير المطوية أن تظهر وظائف متغيرة أو سامة. يُفترض أن العديد من الأمراض التنكسية العصبية وغيرها من الأمراض تنشأ من تراكم ألياف الأميلويد، التي تتشكل من بروتينات غير مطوية؛ يتم التعرف على الأشكال المعدية لهذه البريونات. علاوة على ذلك، تُعزى أنواع مختلفة من الحساسية إلى الطي الشاذ لبروتينات معينة، حيث قد يفشل الجهاز المناعي في توليد أجسام مضادة مناسبة ضد هذه الهياكل البروتينية غير النمطية.
تمسخ البروتين هو عملية تتضمن الانتقال من الشكل المطوي إلى الشكل غير المطوي. تحدث هذه الظاهرة في سيناريوهات مختلفة، بما في ذلك الطهي والحروق الحرارية والاعتلالات البروتينية. يمكن لأي بنية متبقية مستمرة في الحالة غير المطوية ظاهريًا أن تكون بمثابة موقع بدء للطي، وبالتالي توجيه تفاعلات الطي اللاحقة.
تُظهر مدة عملية الطي تباينًا كبيرًا يعتمد على البروتين المحدد قيد البحث. تكشف الدراسات المختبرية أن البروتينات القابلة للطي الأبطأ تتطلب دقائق أو حتى ساعات للوصول إلى حالتها المطوية، والتي تُعزى إلى حد كبير إلى أيزومرة البرولين، وعادةً ما تعبر حالات وسيطة متعددة، أقرب إلى نقاط التفتيش، قبل الاكتمال. على العكس من ذلك، فإن البروتينات أحادية المجال الضئيلة، التي تتكون من ما يصل إلى مائة من الأحماض الأمينية، تطوى عمومًا عبر آلية الخطوة الواحدة. تعتبر المقاييس الزمنية للميلي ثانية معتادة على ذلك، حيث تنتهي أسرع تفاعلات طي البروتين المعروفة في غضون ميكروثانية فقط. يعتمد الجدول الزمني لطي البروتين على حجمه وترتيب الاتصال وطوبولوجيا الدائرة.
شكل فهم ومحاكاة عملية طي البروتين تحديًا كبيرًا لعلم الأحياء الحسابي منذ أواخر الستينيات.
عملية طي البروتين
البنية الأساسية
إن البنية الأساسية للبروتين، والتي يحددها تسلسل الأحماض الأمينية الخطية، تحدد شكله الأصلي. تعتبر بقايا الأحماض الأمينية المحددة ومواقعها داخل سلسلة البولي ببتيد محددات حاسمة لكيفية تفاعل مناطق معينة من البروتين وتجمعها لتكوين شكلها ثلاثي الأبعاد. يعد التركيب العام للأحماض الأمينية أقل أهمية من التسلسل الدقيق. ومع ذلك، فإن المبدأ الأساسي للطي هو أن تسلسل الأحماض الأمينية لكل بروتين يشفر بشكل جوهري المعلومات التي تحدد كلاً من بنيته الأصلية والمسار الحركي لتحقيق تلك الحالة. ومع ذلك، هذا لا يعني أن تسلسلات الأحماض الأمينية المتطابقة تقريبًا تتبنى دائمًا هياكل مطوية مماثلة. يمكن أن تختلف التشكلات أيضًا بسبب العوامل البيئية؛ وبالتالي، قد تظهر البروتينات المشابهة أنماط طي مميزة اعتمادًا على سياقها الخلوي أو خارج الخلية.
البنية الثانوية
يمثل تكوين البنية الثانوية المرحلة الأولية في مسار طي البروتين نحو بنيته الأصلية. تشمل العناصر الهيكلية الثانوية الرئيسية حلزونات ألفا وصفائح بيتا، التي تطوى بسرعة بسبب التثبيت بواسطة روابط الهيدروجين داخل الجزيئات، وهي ظاهرة ميزها في البداية لينوس بولينج. يشكل إنشاء روابط هيدروجينية داخل الجزيئات عاملاً مهمًا يساهم في استقرار البروتين. يتم إنشاء حلزونات ألفا من خلال الروابط الهيدروجينية داخل العمود الفقري متعدد الببتيد، مما يؤدي إلى التشكل الحلزوني. تنشأ صفائح بيتا المطوية عندما يطوي العمود الفقري متعدد الببتيد على نفسه، مكونًا روابط هيدروجينية. تحدث هذه الروابط الهيدروجينية بين أميد الهيدروجين وأكسجين الكربونيل للروابط الببتيدية المجاورة. توجد كل من صفائح بيتا المطوية المتوازية والمتوازية؛ يُظهر الأول استقرارًا أكبر في روابط الهيدروجين بسبب المحاذاة المثالية لروابط الهيدروجين بزاوية 180 درجة، على عكس روابط الهيدروجين المائلة الأقل مثالية والتي لوحظت في الصفائح المتوازية.
البنية الثلاثية
تظهر حلزونات ألفا وصفائح بيتا في كثير من الأحيان خصائص amphipathic، وتمتلك مناطق محبة للماء وأخرى كارهة للماء. تسهل هذه الخاصية تكوين البنية الثلاثية للبروتين، حيث يقوم الطي بترتيب الأجزاء المحبة للماء باتجاه الوسط المائي والقطاعات الكارهة للماء باتجاه قلب البروتين الكاره للماء. يتبع تكوين الهيكل الثالث بشكل هرمي البنية الثانوية. بمجرد إنشاء البنية الثلاثية للبروتين واستقرارها عن طريق التفاعلات الكارهة للماء، قد تتشكل أيضًا جسور ثاني كبريتيد تساهمية بين بقايا السيستين. تعتمد هذه التفاعلات غير التساهمية والتساهمية ترتيبًا طوبولوجيًا محددًا ضمن التشكل الأصلي للبروتين. في حين أن البنية الثلاثية تتعلق بسلسلة بولي ببتيد واحدة، فإن المزيد من التفاعلات بين سلاسل البولي ببتيد المطوية تؤدي إلى تطور البنية الرباعية.
البنية الرباعية
في بعض البروتينات، يمكن للبنية الثلاثية أن تتطور إلى تكوين البنية الرباعية، والتي تستلزم عادةً تجميع أو تجميع الوحدات الفرعية المطوية بالفعل. وهذا يعني أن سلاسل متعددة الببتيد تتفاعل لتشكل بروتينًا رباعيًا يعمل بكامل طاقته.
القوى الدافعة لطي البروتين
يشكل طي البروتين عملية عفوية مدفوعة في المقام الأول بالتفاعلات الكارهة للماء، وتكوين روابط هيدروجينية داخل الجزيئات، وقوى فان دير فالس، في حين يتم مواجهتها بالإنتروبيا المطابقة. يعتمد الجدول الزمني لطي البروتين المعزول على حجمه وترتيب الاتصال وطوبولوجيا الدائرة. داخل البيئات الخلوية، يبدأ الطي في كثير من الأحيان بشكل مشترك، حيث يبدأ الطرف N للبروتين في الطي حتى عندما يكون الجزء الطرفي C لا يزال يخضع لتخليق الريبوسوم. ومع ذلك، يمكن أيضًا لجزيء البروتين أن يطوي تلقائيًا إما أثناء أو بعد تخليقه الحيوي. على الرغم من أن هذه الجزيئات الكبيرة غالبًا ما تُعتبر ذاتية الطي، إلا أن العملية تتأثر أيضًا بالمذيب (على سبيل المثال، الماء أو طبقة الدهون الثنائية)، وتركيز الملح، ودرجة الحموضة، ودرجة الحرارة، والوجود المحتمل للعوامل المساعدة والمرافقات الجزيئية.
إن قدرات طي البروتين مقيدة بزوايا الانحناء المحدودة والتوافقات المسموح بها بشكل فراغي. تتميز هذه الزوايا المسموح بها لطي البروتين بمؤامرة راماشاندران ثنائية الأبعاد، والتي توضح زوايا الدوران المسموح بها لكل من psi وphi.
التأثير الكاره للماء
لكي يحدث طي البروتين كتفاعل تلقائي داخل الخلية، يجب أن يكون مناسبًا من الناحية الديناميكية الحرارية. نظرًا لأن طي البروتين هو في الواقع عملية عفوية، فإنه يُظهر بالضرورة قيمة سلبية للطاقة الحرة لجيبس. في سياق طي البروتين، ترتبط طاقة جيبس الحرة ارتباطًا مباشرًا بكل من المحتوى الحراري والإنتروبيا. وبالتالي، لكي يظهر تغير سلبي في طاقة جيبس الحرة (ΔG) ولكي يكون طي البروتين مناسبًا من الناحية الديناميكية الحرارية، يجب أن يكون مصطلح المحتوى الحراري أو مصطلح الإنتروبيا أو كليهما مناسبًا.
يشكل التقليل من التعرض للسلسلة الجانبية الكارهة للماء قوة دافعة كبيرة في طي البروتين. تتضمن هذه الظاهرة، التي تسمى التأثير الكاره للماء، احتجاز أجزاء البروتين الكارهة للماء في داخلها، بعيدًا عن البيئة المحبة للماء المحيطة. داخل الوسط المائي، تميل جزيئات الماء إلى التجمع حول مناطق كارهة للماء، لتشكل "أصداف مائية" أو "أقفاص". هذا الترتيب الموضعي لجزيئات الماء حول المناطق الكارهة للماء يقلل من إنتروبيا النظام. يؤدي حبس جزيئات الماء داخل هذه الأقفاص إلى دفع الانهيار الكاره للماء، وهو الطي الداخلي للمجموعات الكارهة للماء. بعد ذلك، يعيد هذا الانهيار الإنتروبيا إلى النظام عن طريق تعطيل أقفاص الماء هذه، وبالتالي إطلاق جزيئات الماء المطلوبة مسبقًا. التفاعلات واسعة النطاق بين العديد من المجموعات الكارهة للماء داخل قلب البروتين المطوي الكروي تعزز بشكل كبير استقراره بعد الطي، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى التأثير التراكمي لقوى فان دير فالس، وخاصة قوى تشتت لندن. من الناحية الديناميكية الحرارية، يعمل التأثير الكاره للماء كقوة دافعة حصريًا في وجود وسط مائي يحتوي على جزيء أمفيفيلي مع مجال كاره للماء كبير. علاوة على ذلك، يتأثر استقرار الحالة الأصلية بالسياق البيئي للروابط الهيدروجينية؛ تساهم تلك الموجودة داخل قلب كاره للماء بشكل أكبر من تلك المعرضة للبيئة المائية.
داخل البروتينات التي تظهر طيات كروية، تتخلل الأحماض الأمينية الكارهة للماء عادةً خلال التسلسل الأساسي، بدلاً من عرض التوزيع العشوائي أو التجميع. على العكس من ذلك، تظهر البروتينات التي ظهرت حديثًا، والتي غالبًا ما تتميز باضطراب جوهري، نمطًا متباينًا حيث تميل الأحماض الأمينية الكارهة للماء إلى التجمع على طول التسلسل الأساسي.
المرافقون
تمثل المرافقات الجزيئية فئة من البروتينات التي تسهل الطي الدقيق للبروتينات الأخرى في الجسم الحي. توجد هذه المرافق في كل مكان عبر الأجزاء الخلوية، وتتفاعل مع سلاسل البولي ببتيد لتمكين تكوين الشكل الأصلي ثلاثي الأبعاد للبروتين. ومن الأهمية بمكان أن المرافقين أنفسهم لا يتم دمجهم في البنية النهائية للبروتينات التي يساعدونها. يمكن أن تبدأ مشاركتهم حتى أثناء تخليق عديد الببتيد الناشئ بواسطة الريبوسوم. تعمل المرافق الجزيئية عن طريق الارتباط بالهياكل الوسيطة غير المستقرة وتثبيتها داخل مسار طي البروتين. ومع ذلك، لا تمتلك المرافقون المعلومات الجوهرية التي تملي البنية الأصلية الصحيحة لبروتينات عملائهم؛ وبدلاً من ذلك، تتضمن آليتها منع اعتماد توافقات طي غير صحيحة. وبالتالي، لا يقوم المرافقون بتسريع معدل الخطوات الفردية في مسار الطي نحو الهيكل الأصلي. وبدلاً من ذلك، فهي تخفف من احتمالية حدوث تجمعات غير مرغوب فيها لسلسلة البولي ببتيد والتي يمكن أن تعرقل البحث عن الوسائط المناسبة، وبالتالي توفر طريقًا أكثر كفاءة لسلسلة البولي ببتيد للوصول إلى توافقاتها الصحيحة. من المهم التمييز بين المصاحبات والبروتينات المحفزة القابلة للطي، والتي تحفز كيميائيًا الخطوات البطيئة في مسارات الطي. تشتمل أمثلة هذه المحفزات على أيزوميرات ثاني كبريتيد البروتين وأيزوميرات ببتيديل - بروليل، التي تشارك في تكوين رابطة ثاني كبريتيد أو التحويل البيني بين cis وأيزوميرات مجسمة متحولة لمجموعات الببتيد، على التوالي. تعتبر المرافقات حاسمة بشكل واضح في طي البروتين في الجسم الحي لأنها تمنح المساعدة اللازمة للبروتينات لتحقيق محاذاة وتطابقات مناسبة بكفاءة كافية لتكون "ذات صلة بيولوجيًا". في حين يمكن نظريًا طي سلاسل البوليببتيد في بنياتها الأصلية دون مساعدة مرافق، كما يتضح من تجارب طي البروتين في المختبر، فإن هذه العملية غالبًا ما تكون غير فعالة أو طويلة جدًا بالنسبة للأنظمة البيولوجية. ولذلك، لا غنى عن المرافقات لطي البروتين في الجسم الحي. بالإضافة إلى دورها في تكوين البنية الأصلية، تتورط المرافقات في عمليات خلوية متنوعة، بما في ذلك نقل البروتين، والتحلل، وحتى تمكين البروتينات المشوهة، عند تعرضها لعوامل خارجية معينة، لإعادة التشكل إلى بنياتها الأصلية الصحيحة.
يفتقر البروتين الذي تم تشويهه بالكامل إلى البنية الثلاثية والثانوية، ويتواجد بدلاً من ذلك كملف عشوائي. في حين أن بعض البروتينات يمكن أن تتكرر في ظل ظروف معينة، إلا أن تمسخ الطبيعة غالبًا ما يكون غير قابل للتراجع. تستخدم الخلايا إنزيمات تسمى بروتينات الصدمة الحرارية، وهي نوع من المرافقة، لحماية بروتيناتها من تأثيرات الحرارة. تسهل هذه المرافق طي البروتين بشكل مناسب وتساعد في الحفاظ على حالته المطوية. إن الوجود الواسع النطاق لبروتينات الصدمة الحرارية في جميع الأنواع التي تم فحصها، من البكتيريا إلى البشر، يشير إلى أصلها التطوري المبكر ووظيفتها البيولوجية المهمة. علاوة على ذلك، تتطلب بعض البروتينات مساعدة مرافقة للطي داخل الخلايا، إما عن طريق عزل البروتينات الفردية لمنع التفاعلات التخريبية أو عن طريق كشف البروتينات غير المطوية لتمكين إعادة طيها إلى الشكل الأصلي الصحيح. هذه الوظيفة حيوية لمنع ترسيب البروتينات في مجاميع غير متبلورة غير قابلة للذوبان. تشمل العوامل الخارجية التي تساهم في تمسخ البروتين أو تعطيل حالته الأصلية درجة الحرارة، والمجالات الخارجية (الكهربائية والمغناطيسية)، والازدحام الجزيئي، والحبس المكاني، وكلها تؤثر بشكل كبير على طي البروتين. التركيزات العالية من المواد المذابة، ومستويات الرقم الهيدروجيني القصوى، والقوى الميكانيكية، ووجود مواد كيميائية مشوهة تؤدي أيضًا إلى تمسخ البروتين. بشكل جماعي، يتم تصنيف هذه العوامل على أنها الضغوط الخلوية. لوحظ أن تركيزات المرافقة تزداد خلال فترات الإجهاد الخلوي، مما يساعد على الطي الصحيح للبروتينات الناشئة وكذلك إعادة طي البروتينات المشوهة أو غير المطوية.
قد تفشل البروتينات في تبني أشكالها الوظيفية الكيميائية الحيوية في ظل ظروف مختلفة. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة خارج النطاق الفسيولوجي النموذجي للخلايا إلى كشف أو تمسخ البروتينات غير المستقرة حرارياً، كما يتضح من عتامة بياض البيض عند الغليان. ومع ذلك، فإن الاستقرار الحراري للبروتين متغير بدرجة كبيرة؛ على سبيل المثال، تزدهر العتائق شديدة الحرارة عند درجات حرارة تصل إلى 122 درجة مئوية، مما يستلزم أن تظل مكملتها الكاملة من البروتينات الأساسية ومجموعات البروتين مستقرة عند درجة الحرارة هذه أو أعلى منها.
البكتيريا E. تعمل الإشريكية القولونية كمضيف للبكتيريا T4. يُظهر بروتين gp31 المشفر بالعاثية (P17313) تماثلًا بنيويًا ووظيفيًا لبروتين E. coli بروتين GroES، ويمكن أن يحل محله وظيفيًا أثناء تجميع جزيئات فيروس البكتيريا T4 أثناء العدوى. على غرار GroES، يشكل gp31 مركبًا مستقرًا مع GroEL chaperonin، وهو مركب ضروري للغاية لطي وتجميع بروتين القفيصة الرئيسي للبكتيريا T4 gp23.
تبديل طية البروتين
تمتلك بعض البروتينات هياكل محلية متعددة، وتغير شكلها استجابة لإشارات خارجية محددة. على سبيل المثال، يخضع بروتين KaiB للتبديل اليومي، حيث يعمل كساعة يومية في البكتيريا الزرقاء. تشير التقديرات إلى أن ما يقرب من 0.5-4% من البروتينات المفهرسة في بنك بيانات البروتين (PDB) تظهر عليها خاصية تبديل الطيات.
اختلال البروتين والأمراض التنكسية العصبية
يعتبر البروتين غير مطوي إذا فشل في الوصول إلى حالته الأصلية الطبيعية. يمكن أن ينتج هذا عن طفرات في تسلسل الأحماض الأمينية أو عن عوامل خارجية تعطل عملية الطي القياسية. تحتوي البروتينات غير المطوية عادةً على صفائح بيتا مرتبة في بنية فوق الجزيئية تُعرف باسم البنية المتقاطعة. تتميز هذه التجميعات الغنية بالصفائح بيتا بثبات استثنائي، وعدم قابلية عالية للذوبان، ومقاومة عامة للتحلل البروتيني. تنشأ السلامة الهيكلية لهذه التجمعات الليفية من تفاعلات واسعة النطاق بين مونومرات البروتين، في المقام الأول من خلال روابط الهيدروجين الأساسية التي تربط خيوطها. يمكن أن يؤدي اختلال البروتين إلى بدء سلسلة، مما يعزز المزيد من اختلال البروتين وتراكم البروتينات الأخرى في مجاميع أو قليلات. تؤدي المستويات الخلوية المرتفعة من البروتينات المجمعة إلى تكوين هياكل تشبه الأميلويد، والتي تتورط في الاضطرابات التنكسية وموت الخلايا. الأميلويدات عبارة عن هياكل ليفية تتكون من مجاميع بروتينية محولة، وتتميز بروابط هيدروجينية بين الجزيئات تجعلها غير قابلة للذوبان بدرجة كبيرة. ونتيجة لذلك، قد يكون المسار البروتيزومي غير كافٍ لتحليل هذه البروتينات غير المطوية قبل أن تتجمع. يمكن للبروتينات غير المطوية أن تتفاعل مع بعضها البعض، وتشكل مجاميع منظمة وتكتسب السمية من خلال هذه الارتباطات بين الجزيئات.
تتورط البروتينات المجمعة في مجموعة من الحالات المنهكة، بما في ذلك الأمراض المرتبطة بالبريون مثل مرض كروتزفيلد جاكوب واعتلال الدماغ الإسفنجي البقري (مرض جنون البقر). كما أنها أساسية للاضطرابات المرتبطة بالأميلويد مثل مرض الزهايمر، واعتلال عضلة القلب الأميلويد العائلي، واعتلال الأعصاب، بالإضافة إلى أمراض التجمع داخل الخلايا مثل مرض هنتنغتون ومرض باركنسون. تتميز هذه الحالات التنكسية العصبية المرتبطة بالعمر بتراكم البروتينات غير المطوية في مجاميع غير قابلة للذوبان خارج الخلية أو شوائب داخل الخلايا، وغالبًا ما تشكل ألياف ليفية أميلويد متقاطعة. الدور الدقيق لهذه المجاميع - سواء كانت عوامل مسببة أو مجرد مؤشرات على توازن البروتين المعطل (التوازن بين التوليف، والطي، والتجميع، والدوران) - يظل مجالًا للبحث النشط. شهد التطور الأخير موافقة وكالة الأدوية الأوروبية على عقار Tafamidis (المعروف أيضًا باسم Vyndaqel)، وهو مثبت حركي للترانسثيريتين رباعي القسيمات، لإدارة أمراض أميلويد الترانسثيريتين. يشير هذا التفويض إلى أن الانحطاط المرضي للأنسجة ما بعد الانقسام الفتيلي في أمراض الأميلويد البشرية يكون مدفوعًا بعملية تكوين لييفات الأميلويد نفسها، وليس عن طريق اللييفات المشكلة مسبقًا. على العكس من ذلك، فإن سوء الطي والتدهور المفرط اللاحق، بدلاً من الطي والوظيفة المناسبة، يساهم في العديد من أمراض الاعتلال البروتيني، بما في ذلك انتفاخ الرئة المرتبط بمضاد التربسين، والتليف الكيسي، وأمراض تخزين الليزوزومية، حيث ينبع علم الأمراض الأساسي من فقدان وظيفة البروتين. في حين أن العلاج ببدائل البروتين يعالج تقليديًا هذه الاضطرابات الأخيرة، فإن الإستراتيجية العلاجية المبتكرة تتضمن استخدام مرافقين صيدلانيين لتسهيل الطي الصحيح للبروتينات المتحورة، وبالتالي استعادة وظائفها.
المنهجيات التجريبية لدراسة طي البروتين
على الرغم من أنه يمكن استخلاص الأفكار المتعلقة بطي البروتين من التحليلات الطفرية، إلا أن الأساليب التجريبية السائدة تتضمن تحفيز الكشف التدريجي أو إعادة طي البروتينات ومن ثم مراقبة تحولاتها التوافقية باستخدام الطرق التقليدية غير البلورية.
علم البلورات بالأشعة السينية
يعتبر علم البلورات بالأشعة السينية تقنية فعالة وحاسمة للغاية لتوضيح التكوين ثلاثي الأبعاد للبروتين المطوي. من أجل نجاح تصوير البلورات بالأشعة السينية، يجب أولاً دمج البروتين محل الاهتمام في شبكة بلورية. تتطلب هذه العملية تحديد مذيب تبلور مناسب، وتحقيق تركيزات مفرطة التشبع من البروتين النقي في المحلول، ومن ثم تحفيز الترسيب البلوري. بمجرد تبلور شبكة البروتين، يمكن تشعيعها بحزم أشعة سينية مركزة، والتي تنحرف بعد ذلك وتنتشر في اتجاهات متعددة. توفر الحزم المنحرفة الناتجة معلومات مرتبطة مباشرة بالترتيب المحدد ثلاثي الأبعاد للبروتين داخل البلورة. تتفاعل الأشعة السينية بدقة مع السحب الإلكترونية التي تغلف الذرات الفردية داخل الشبكة البلورية البروتينية، مما يولد نمط حيود مميز. ومع ذلك، فإن تفسير هذا النمط يتطلب ربط سحب كثافة الإلكترون بسعة الأشعة السينية، وهي خطوة معقدة بسبب ضرورة استنتاج الأطوار أو زوايا الطور المعنية. بدون الإطار الرياضي الذي يوفره تحويل فورييه، فإن "مشكلة الطور" هذه من شأنها أن تجعل التنبؤ بأنماط الحيود أمرًا صعبًا للغاية. ومع ذلك، فإن التقنيات المتقدمة مثل الاستبدال المتماثل المتعدد تستخدم وجود أيونات المعادن الثقيلة للحث على حيود أكثر قابلية للتنبؤ به، وبالتالي تقليل التعقيد المتغير وحل مشكلة الطور بشكل فعال.
التحليل الطيفي الفلوري
يعمل التحليل الطيفي الفلوري كتقنية حساسة للغاية لفحص الحالات المطابقة للبروتينات. من بين الأحماض الأمينية، يُظهر الفينيل ألانين (Phe)، والتيروزين (Tyr)، والتربتوفان (Trp) مضانًا جوهريًا؛ ومع ذلك، يتم استخدام Tyr وTrp فقط بشكل روتيني في الإعدادات التجريبية بسبب عوائدها الكمية العالية بما فيه الكفاية، والتي تولد إشارات مضان قوية. يتم إثارة كل من Trp وTyr بطول موجة يبلغ 280 نانومتر، في حين يمكن إثارة Trp وحده بطول موجة يبلغ 295 نانومتر. نظرًا لطبيعتها العطرية، غالبًا ما توجد بقايا Trp وTyr داخل قلب البروتينات الكارهة للماء، إما مدفونة كليًا أو جزئيًا، أو عند الواجهات بين مجالات البروتين أو الوحدات الفرعية قليلة القسيمات. في مثل هذه البيئات القطبية، تعرض هذه البقايا إنتاجًا كميًا مرتفعًا، وبالتالي شدة فلورية عالية. على العكس من ذلك، عندما يتم تعطيل البنية الثلاثية أو الرباعية للبروتين، تصبح هذه السلاسل الجانبية أكثر تعرضًا لبيئة المذيب المحبة للماء، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاجها الكمي وبالتالي انخفاض شدة التألق. بالنسبة لبقايا Trp على وجه التحديد، فإن الطول الموجي لانبعاث الفلورسنت الأقصى يعتمد أيضًا على بيئتها المحلية.
يُطبق التحليل الطيفي الفلورسنتي لتوصيف كشف توازن البروتينات عن طريق قياس التغيرات في شدة انبعاث الفلورسنت أو الطول الموجي الأقصى للانبعاث كدالة لمثبط الطبيعة. يمكن أن تشمل عوامل التشويش عوامل مختلفة، بما في ذلك العوامل الكيميائية (على سبيل المثال، اليوريا، هيدروكلوريد الجوانيدينيوم)، درجة الحرارة، الرقم الهيدروجيني، أو الضغط. التوازن بين حالات البروتين المتميزة - على وجه التحديد، الحالات الأصلية والمتوسطة والمكشوفة - يعتمد على تركيز أو قيمة المسخ. وبالتالي، فإن إشارة الفلورة الشاملة من خليط التوازن تختلف أيضًا مع هذه المعلمة. تنتج هذه المنهجية ملف تعريف يربط إشارة مضان البروتين العالمية بقيمة المسخ. تحليل هذه الملامح المتكشفة للتوازن يمكن أن يسهل اكتشاف وتحديد الوسائط المتكشفة. قام هيوز بيدويل بصياغة معادلات عامة لاشتقاق المعلمات الديناميكية الحرارية التي تميز التوازنات المتكشفة للبروتينات المتجانسة أو غير المتجانسة، بما في ذلك أدوات القطع والرباعيات المحتملة، من هذه الملامح. علاوة على ذلك، يمكن دمج التحليل الطيفي الفلوري مع تقنيات الخلط السريع، مثل طرق التدفق المتوقف، للتحقيق في حركية طي البروتين، وإنشاء مخططات شيفرون، وإجراء تحليلات قيمة Phi.
ازدواجية اللون الدائرية
تمثل ثنائية اللون الدائرية (CD) تقنية أساسية وقابلة للتطبيق على نطاق واسع لدراسة طي البروتين. يحدد التحليل الطيفي للقرص المضغوط الامتصاص التفاضلي للضوء المستقطب دائريًا. داخل البروتينات، تمتص الهياكل الثانوية اللولبية، بما في ذلك حلزونات ألفا وصفائح بيتا، هذا النوع من الضوء. يعد مدى هذا الامتصاص بمثابة مؤشر على الطية الكلية داخل مجموعة البروتين. تم استخدام هذه الطريقة لتقييم توازن البروتينات من خلال مراقبة التغيرات في الامتصاص كدالة لتركيز المادة المسخية أو درجة الحرارة. تنتج تجربة الذوبان الممنوع الطاقة الحرة للتكشف وقيمة البروتين "m"، والتي تعكس اعتماده على المسخ. على العكس من ذلك، تحدد تجربة الذوبان في درجة حرارة البروتين درجة حرارة تمسخ البروتين (Tm). على غرار التحليل الطيفي الفلوري، يمكن أن يقترن التحليل الطيفي ثنائي اللون الدائري بأدوات الخلط السريع، مثل أنظمة التدفق المتوقف، لتحليل حركية طي البروتين وإنشاء مخططات شيفرون.
ازدواج اللون الدائري الاهتزازي للبروتينات
تقدم التطورات الحديثة في تقنيات ثنائية اللون الدائرية الاهتزازية (VCD) للبروتينات، وخاصة تلك التي تتضمن أدوات تحويل فورييه (FT)، منهجيات قوية لتوضيح توافقات البروتين في المحلول، حتى بالنسبة لجزيئات البروتين الكبيرة بشكل استثنائي. يمكن دمج تحقيقات VCD للبروتينات بشكل تآزري مع بيانات حيود الأشعة السينية من بلورات البروتين، أو بيانات FT-IR التي تم الحصول عليها من محاليل البروتين في الماء الثقيل (D2O)، أو التحليلات الحسابية الكمومية.
مطيافية الرنين المغناطيسي النووي للبروتين
يتم استخدام التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) للحصول على البيانات الهيكلية للبروتين عن طريق إخضاع عينات البروتين المركزة إلى مجال مغناطيسي. في تجربة الرنين المغناطيسي النووي، تمتص نوى محددة ترددات راديوية متميزة، وهي ظاهرة تعتمد على بيئتها الكيميائية. وبالنظر إلى أن التغيرات الهيكلية للبروتين تحدث عبر فترات زمنية تتراوح من النانو ثانية (ns) إلى المللي ثانية (ms)، فإن الرنين المغناطيسي النووي (NMR) مناسب بشكل خاص لدراسة الهياكل المتوسطة ضمن نطاق البيكو ثانية (ps) إلى الثانية (s). تشمل التقنيات الرئيسية المستخدمة لتحليل بنية البروتين والتغيرات الهيكلية غير القابلة للطي COSY وTOCSY وHSQC والاسترخاء الزمني (T1 & T2) وتأثير الإرهاق النووي (NOE). يعد NOE مفيدًا بشكل خاص لأنه يتيح مراقبة عمليات نقل المغنطة بين ذرات الهيدروجين القريبة مكانيًا. تظهر تجارب الرنين المغناطيسي النووي المختلفة مستويات مختلفة من حساسية النطاق الزمني، مما يجعلها مناسبة للتغيرات الهيكلية المتنوعة للبروتين. في حين أن NOE يمكنه اكتشاف اهتزازات الروابط أو دورات السلسلة الجانبية، فإن حساسيته العالية تجعله غير مناسب لمراقبة طي البروتين، والذي يظهر على فترات زمنية أطول.
بالنظر إلى أن طي البروتين يحدث عادةً خلال إطار زمني يتراوح بين 50 إلى 3000 ثانية تقريبًا−1، فقد ظهر تشتت استرخاء Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) ونقل تشبع التبادل الكيميائي (CEST) كتقنيات رئيسية للتحليل القائم على الرنين المغناطيسي النووي لعمليات الطي. علاوة على ذلك، فإن كلا المنهجيتين مفيدتان في تحديد الحالات المتوسطة المثارة داخل مشهد طي البروتين. يعمل تشتيت استرخاء CPMG على تعزيز ظاهرة صدى الدوران، حيث تتعرض النوى المستهدفة لنبض بزاوية 90 درجة تليها نبضة واحدة أو أكثر بزاوية 180 درجة. تشير إعادة تركيز النوى اللاحقة، والتي تتميز بالتوزيع الواسع، إلى تورط النوى المستهدفة في حالة إثارة متوسطة. يؤدي تحليل مخططات تشتت الاسترخاء إلى الحصول على بيانات ديناميكية حرارية وحركية تتعلق بالتحولات بين الحالات المثارة والأرضية. على العكس من ذلك، يحدد نقل التشبع تغيرات الإشارة من الحالة الأرضية حيث تخضع الحالات المثارة للاضطراب. تستخدم هذه التقنية تشعيع الترددات الراديوية الضعيفة لتشبع الحالة المثارة لنواة معينة، وبالتالي نقل تشبعها إلى الحالة الأرضية. يتم تضخيم الإشارة الناتجة من خلال تقليل مغنطة الحالة الأرضية (وبالتالي الإشارة).
أحد القيود الأساسية في التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي هو انخفاض الدقة الملحوظة مع البروتينات التي تتجاوز 25 كيلو دالتون، مما يجعلها أقل تفصيلاً من علم البلورات بالأشعة السينية. علاوة على ذلك، فإن تحليل بيانات الرنين المغناطيسي النووي للبروتين يمثل تحديات كبيرة، وغالبًا ما يؤدي إلى العديد من الحلول الهيكلية المعقولة من طيف واحد.
هناك دراسة تبحث في طي سوبر أكسيد ديسموتاز 1 (SOD1)، وهو بروتين متورط في التصلب الجانبي الضموري، استخدمت تشتت الاسترخاء ونقل التشبع لفحص الحالات المتوسطة المثارة. كان SOD1 مرتبطًا سابقًا بالعديد من الطفرات المسببة للأمراض، والتي افترض أنها تساهم في تجميع البروتين، على الرغم من أن الآلية الأساسية ظلت بعيدة المنال. من خلال تطبيق تجارب تشتت الاسترخاء ونقل التشبع، تم تحديد حالات وسيطة متعددة متحمسة تشير إلى اختلال الطي في طفرات SOD1.
قياس التداخل ثنائي الاستقطاب
يشكل قياس التداخل ثنائي الاستقطاب (DPI) تقنية حساسة للسطح مصممة لقياس الخصائص البصرية للطبقات الجزيئية. في سياق توصيف البروتين القابل للطي، تقوم DPI بتقييم تشكل البروتين عن طريق تحديد الأبعاد الكلية وكثافة طبقة أحادية البروتين في الوقت الفعلي، مما يحقق دقة شبه أنجستروم. ومع ذلك، تقتصر القياسات الحركية في الوقت الحقيقي لطي البروتين على العمليات التي تحدث بمعدلات أبطأ من حوالي 10 هرتز. على غرار ازدواجية اللون الدائرية، يمكن تحفيز طي البروتين عن طريق المحفزات مثل المحرفات أو التغيرات في درجات الحرارة.
دراسات ذات دقة زمنية عالية لطي البروتين
تم تحقيق تقدم كبير في دراسة طي البروتين في السنوات الأخيرة من خلال ظهور منهجيات سريعة يتم حلها بمرور الوقت. يستخدم الباحثون هذه التقنيات للبدء بسرعة في طي عينات البروتين المكشوفة ومن ثم مراقبة الديناميكيات التي تلت ذلك. تشمل التقنيات السريعة الحالية خلط المحاليل فائقة السرعة، والأساليب الكيميائية الضوئية، والتحليل الطيفي لقفز درجة حرارة الليزر. من بين العلماء البارزين الذين ساهموا في تطوير هذه التقنيات هاينريش رودر، وتيري أواس، وهاري جراي، ومارتن جروبيل، وبريان داير، وويليام إيتون، وشينا رادفورد، وكريس دوبسون، وألان فيرشت، وبينجت نولتينج، ولارس كونرمان.
التحلل البروتيني
يتم استخدام التحلل البروتيني بشكل روتيني للتأكد من جزء البروتين غير المطوي عبر ظروف المحاليل المتنوعة، والتي تتمثل في تقنيات مثل التحلل السريع المتوازي للبروتينات (FASTpp).
التحليل الطيفي للقوة المفردة
تم استخدام منهجيات الجزيء الواحد، مثل الملقط البصري ومجهر القوة الذرية (AFM)، لتوضيح آليات طي البروتين لكل من البروتينات المعزولة وتلك التي تتفاعل مع المرافقات. على سبيل المثال، تعمل الملقطات الضوئية على تسهيل تمدد جزيئات البروتين الفردية من أطرافها C وN، مما يؤدي إلى فتحها لتمكين إجراء تحقيقات إعادة طي لاحقة. تسمح هذه التقنية بقياس معدلات الطي بدقة جزيء واحد؛ تضمن أحد التطبيقات الحديثة دراسة ديناميكيات الطي والكشف للبروتينات المهمة لتخثر الدم. على وجه التحديد، تم العثور على عامل فون ويلبراند (vWF)، وهو بروتين حيوي لتكوين جلطة الدم، من خلال قياسات الملقط البصري لجزيء واحد، ليعمل كمستشعر لقوة القص في مجرى الدم عندما يرتبط بالكالسيوم. تؤدي قوة القص إلى فتح مجال vWF A2، الذي يتسارع معدل إعادة طيه بشكل كبير في وجود الكالسيوم. علاوة على ذلك، أظهرت الأبحاث الحديثة أن مجال src SH3 البسيط نسبيًا يمكنه الوصول إلى مسارات متعددة قابلة للفتح عند تعرضه لقوة ميكانيكية.
طلاء البيوتين
توفر تقنية طلاء البيوتين لقطات خلوية خاصة بحالة معينة من البروتينات في حالتها المطوية أو غير المطوية. تُظهر هذه الطريقة تحيزًا ملحوظًا تجاه البروتينات التي يُتوقع أن تكون مضطربة بشكل جوهري.
الدراسات الحسابية لطي البروتين
تشمل التحقيقات الحسابية في طي البروتين ثلاثة مجالات رئيسية: التنبؤ بثبات البروتين، وحركيته، وبنيته. توفر المراجعة الشاملة المنشورة في عام 2013 نظرة عامة على المنهجيات الحسابية المتاحة لتحليل طي البروتين.
مفارقة ليفينثال
في عام 1969، لاحظ سايروس ليفينثال أن سلسلة البولي ببتيد غير المطوية تمتلك عددًا كبيرًا بشكل استثنائي من درجات الحرية، مما يؤدي إلى كمية فلكية من التطابقات المحتملة. وقدر أحد منشوراته هذا العدد بـ 3300 أو 10143. مفارقة ليفينثال هي بناء نظري يعتمد على فرضية أنه إذا تم طي البروتين عن طريق أخذ عينات تسلسلية من كل شكل محتمل، فإن العملية ستتطلب مدة فلكية، حتى لو تم أخذ عينات من التطابقات بمعدل سريع (مقياس النانو ثانية أو البيكو ثانية). ونظرًا لأن البروتينات تطوى بشكل أسرع بكثير من هذا الإطار الزمني النظري، فقد اقترح ليفينثال عدم إجراء بحث توافقي عشوائي؛ وبدلاً من ذلك، يجب أن تطوى البروتينات عبر سلسلة من الحالات المتوسطة المستقرة.
مشهد الطاقة لطي البروتين
يمكن تصور الفضاء المطابق الذي يجتازه البروتين أثناء عملية الطي على أنه مشهد للطاقة. وفقًا لجوزيف برينجيلسون وبيتر وولينيس، تلتزم البروتينات بمبدأ الحد الأدنى من الإحباط، مما يعني ضمنًا أن البروتينات المتطورة بشكل طبيعي قد حسنت مشهد الطاقة القابل للطي الخاص بها. يشير هذا التحسين إلى أن الانتقاء الطبيعي قد فضل تسلسلات الأحماض الأمينية حيث تكون الحالة المطوية للبروتين مستقرة بما فيه الكفاية، ويكون تحقيق هذه الحالة المطوية عملية سريعة بما فيه الكفاية. على الرغم من أن الطبيعة قد خفضت مستوى الإحباط في البروتينات، إلا أن درجة ما منه لا تزال قائمة، كما يتضح من وجود حد أدنى محلي داخل مشهد الطاقة للبروتينات.
والنتيجة المباشرة لهذه التسلسلات التطورية المختارة هي الفكرة المقبولة على نطاق واسع بأن البروتينات تمتلك عمومًا "مناظر طبيعية للطاقة موجهة" عالميًا، وهو مصطلح صاغه خوسيه أونوتشيك. يتم توجيه هذه المناظر الطبيعية إلى حد كبير نحو الدولة الأصلية. يفترض نموذج "قمع الطي" هذا أن البروتين يمكن أن يطوي إلى حالته الأصلية عبر العديد من المسارات والتكوينات الوسيطة، بدلاً من أن يقتصر على آلية واحدة. تم إثبات هذه النظرية من خلال كل من عمليات المحاكاة الحسابية للبروتينات النموذجية والتحقيقات التجريبية، وقد كان لها دور فعال في تحسين طرق التنبؤ ببنية البروتين وتصميمها. علاوة على ذلك، فإن وصف طي البروتين من خلال مشهد مستوي للطاقة الحرة يتوافق مع القانون الثاني للديناميكا الحرارية. من المنظور المادي، فإن تصور المناظر الطبيعية فقط من حيث أسطح الطاقة المحتملة أو الكلية مع الحد الأقصى ونقاط السرج والحد الأدنى والممرات، المشابهة للتضاريس الجغرافية، يمكن أن يكون مضللاً إلى حد ما. يتضمن الوصف ذو الصلة حقًا مساحة طور عالية الأبعاد حيث يمكن للمشعبات أن تتبنى مجموعة متنوعة من الأشكال الطوبولوجية الأكثر تعقيدًا.
تبدأ سلسلة البولي ببتيد غير المطوية عملية الطي عند قمة قمع الطاقة، وهي حالة تتميز بأقصى عدد من الاختلافات التوافقية وأعلى مستوى طاقة. توضح مناظر الطاقة هذه عددًا كبيرًا من الاحتمالات التشكلية الأولية، ومع ذلك فهي تتلاقى في حالة أصلية واحدة، دون توضيح مسارات الطي المتنوعة التي يمكن أن تؤدي إليها. قد تجتاز الجزيئات المميزة من بروتين متطابق مسارات طي متنوعة قليلاً، وتستكشف وسائط مختلفة منخفضة الطاقة، بشرط الوصول إلى البنية الأصلية النهائية. يعتمد تكرار استخدام المسار على الأفضلية الديناميكية الحرارية المتأصلة في كل مسار محدد. ونتيجة لذلك، من المرجح أن يتم استخدام مسار أكثر ملاءمة من الناحية الديناميكية الحرارية بتكرار أكبر في التقدم نحو البنية الأصلية. عندما يخضع البروتين للطي ويتبنى أشكالًا مختلفة، فإنه ينتقل باستمرار نحو هياكل أكثر استقرارًا من الناحية الديناميكية الحرارية، وبالتالي ينزل في قمع الطاقة. يشير ظهور الهياكل الثانوية إلى زيادة كبيرة في استقرار البروتين، حيث تمتلك مجموعة محددة واحدة فقط من الهياكل الثانوية داخل العمود الفقري متعدد الببتيد أقل طاقة، وبالتالي تحدد الحالة الأصلية للبروتين. من بين الهياكل الأولية التي تتجسد أثناء طي البولي ببتيد هي حلزونات ألفا وانعطافات بيتا، حيث تتشكل حلزونات ألفا بسرعة، غالبًا خلال 100 نانو ثانية، ودورات بيتا خلال 1 ميكروثانية.
في مشهد قمع الطاقة، تمثل نقطة السرج الحالة الانتقالية لبروتين معين. تشكل هذه الحالة الانتقالية، كما هو موضح في مخطط قمع الطاقة، الشكل الإلزامي الذي يجب على كل جزيء بروتين أن يتبناه لتحقيق بنيته الأصلية. يتم منع تحقيق البنية الأصلية دون اجتياز هذه الحالة الانتقالية مسبقًا. غالبًا ما يتم وصف الحالة الانتقالية بأنها شكل ناشئ أو سابق للحالة الأصلية، وليس مجرد خطوة وسيطة. يتم التعرف على تشكيل الحالة الانتقالية كخطوة تحدد المعدل في طي البروتين؛ على الرغم من حالة الطاقة الأعلى مقارنة بالطية الأصلية، إلا أنها تظهر تشابهًا هيكليًا كبيرًا مع التشكل الأصلي. بشكل حاسم، تشتمل الحالة الانتقالية على نواة، حيث يبدأ البروتين بالطي حولها من خلال آلية تسمى "تكثيف النواة"، حيث ينهار الهيكل تدريجيًا على هذا اللب المركزي.
النمذجة الحسابية لطي البروتين
يستخدم التنبؤ الحسابي لبنية البروتين في كثير من الأحيان تقنيات de novo أو ab initio لمحاكاة الجوانب المتنوعة لطي البروتين. لقد كانت محاكاة الديناميكيات الجزيئية (MD) مفيدة في دراسة طي البروتين وديناميكياته حسابيًا. عادةً ما تستخدم عمليات محاكاة التوازن الأولي نماذج المذيبات الضمنية ومنهجيات أخذ العينات الشاملة. نظرًا للمتطلبات الحسابية الكبيرة، تقتصر عمليات محاكاة الطي MD من البداية التي تتضمن الماء الصريح عمومًا على الببتيدات والبروتينات الأصغر. بالنسبة للبروتينات الأكبر حجمًا، تقتصر عمليات محاكاة MD في المقام الأول على تحليل ديناميكيات الهياكل المحددة تجريبيًا أو عمليات الكشف ذات درجة الحرارة العالية. يمكن استكشاف عمليات الطي الممتدة، التي تتجاوز حوالي 1 ميلي ثانية تقريبًا، خاصة بالنسبة للبروتينات الأكبر حجمًا (على سبيل المثال، تلك التي تحتوي على أكثر من 150 وحدة بنائية)، بشكل فعال باستخدام نماذج ذات حبيبات خشنة.
تم تخصيص العديد من المبادرات الحسابية واسعة النطاق، بما في ذلك Rosetta@home، وFolding@home، وFoldit، لمعالجة تحديات طي البروتين.
تم تنفيذ عمليات محاكاة للمسار المستمر الموسعة على Anton، وهي عملية موازية على نطاق واسع كمبيوتر عملاق تم تطويره بواسطة D. E. Shaw Research، ويتميز بأجهزة ASIC مخصصة وروابط بينية. اعتبارًا من عام 2011، حققت أطول محاكاة منشورة تم إجراؤها على أنطون مدة قدرها 2.936 مللي ثانية لـ NTL9 عند 355 كلفن. تتيح عمليات المحاكاة المتقدمة هذه حاليًا كشف توازن البروتينات الصغيرة وإعادة طيها (التي تشتمل على أقل من 150 من بقايا الأحماض الأمينية) وتسهيل التنبؤات المتعلقة بتأثير الطفرات على حركية الطي واستقراره.
في عام 2020، حصل فريق بحث يستخدم AlphaFold، وهو برنامج ذكاء اصطناعي (AI) طورته شركة DeepMind للتنبؤ ببنية البروتين، على المركز الأول في CASP، وهي مسابقة بارزة وعريقة للتنبؤ بالبنية. أظهر هذا الفريق مستوى غير مسبوق من الدقة، متجاوزًا بشكل كبير جميع المجموعات المشاركة الأخرى. وعلى وجه التحديد، حققت تنبؤاتهم درجات تتجاوز 90% لحوالي ثلثي البروتينات التي تم تقييمها في اختبار المسافة العالمية (GDT) الخاص بـ CASP. يحدد مقياس GDT التشابه الهيكلي بين النموذج المتوقع حسابيًا ونظيره المحدد تجريبيًا من التجارب المعملية. تشير الدرجة الكاملة البالغة 100 في GDT إلى تطابق هيكلي كامل، مشروط بقطع المسافة المحدد المستخدم في الحساب.
حصلت نتائج التنبؤ ببنية البروتين التي حققتها AlphaFold في CASP على أوصاف مثل "تحويلية" و"مذهلة". ومع ذلك، لاحظ بعض الباحثين أن الدقة التنبؤية ظلت غير كافية لثلث تنبؤاتها. علاوة على ذلك، فقد سلطوا الضوء على أن AlphaFold لا يوضح الآليات الفيزيائية الأساسية لطي البروتين، وهو شرط أساسي للنظر في حل مشكلة طي البروتين بالكامل. على الرغم من هذه التحفظات، فإن أداء AlphaFold معروف على نطاق واسع باعتباره إنجازًا كبيرًا في علم الأحياء الحسابي، ويمثل تقدمًا كبيرًا نحو حل التحدي الكبير المستمر منذ عقود في علم الأحياء: التنبؤ الدقيق بهياكل البروتين.
المراجع
المراجع
- مشروع طي البروتينات البشرية