ديستروفين: الخصائص والبنية والوظائف - مادة الاحياء - 2025

و الدستروفين هو بروتين على شكل قضيب أو قضيب المرتبطة غشاء الخلية من الهيكل العظمي، على نحو سلس وعضلة القلب، الخلايا العصبية موجودة أيضا وغيرها من أجهزة الجسم البشري.

له وظائف مماثلة لتلك الخاصة ببروتينات الهيكل الخلوي الأخرى ، ويعتقد أنه يعمل بشكل أساسي على استقرار غشاء ليف العضلات وربط الغشاء القاعدي خارج الخلية بالهيكل الخلوي داخل الخلايا.

التركيب الجزيئي لـ Dystrophin (المصدر: Norwood، FL، Sutherland-Smith، AJ، Keep، NH، Kendrick-Jones، J. ؛ مؤلف التصور: المستخدم: Astrojan عبر ويكيميديا ​​كومنز)

يتم ترميزه على كروموسوم X ، في واحدة من أكبر الجينات الموصوفة للبشر ، وبعض طفراتها تشارك في أمراض مرتبطة بالكروموسومات الجنسية ، مثل الحثل العضلي الدوشيني (DMD).

هذا المرض هو ثاني أكثر الاضطرابات الوراثية شيوعًا في العالم. يصيب واحدًا من كل 3500 رجل ويصبح واضحًا بين 3 و 5 سنوات على شكل هزال سريع للعضلات يمكن أن يقلل من العمر الافتراضي إلى ما لا يزيد عن 20 عامًا.

تم عزل جين الديستروفين لأول مرة في عام 1986 وتم تمييزه باستخدام الاستنساخ الموضعي ، والذي مثل تقدمًا كبيرًا في علم الوراثة الجزيئي في ذلك الوقت.

مميزات

الديستروفين هو بروتين متنوع للغاية مرتبط بغشاء البلازما لخلايا العضلات (ساركوليما) وبغشاء الخلايا الأخرى في أنظمة الجسم المختلفة.

يرجع تنوعه إلى العمليات التي ترتبط بتنظيم التعبير عن الجين الذي يشفره ، وهو أحد أكبر الجينات الموصوفة للبشر. هذا لأنه يحتوي على أكثر من 2.5 مليون زوج أساسي ، والتي تمثل حوالي 0.1٪ من الجينوم.

يتم التعبير عن هذا الجين في الغالب في خلايا العضلات الهيكلية والقلب وأيضًا في الدماغ ، وإن كان بدرجة أقل بكثير. وهي تتألف من ما يقرب من 99٪ introns ، ويتم تمثيل منطقة الترميز بـ 86 exons فقط.

تم التعرف على ثلاثة أشكال مختلفة من هذا البروتين تأتي من ترجمة رسل يتم نسخها من ثلاثة محفزين مختلفين: واحد موجود فقط في الخلايا العصبية القشرية والحصينية ، والآخر في خلايا بوركينجي (أيضًا في الدماغ) ، والأخير في خلايا العضلات (الهيكلية والقلبية).

بناء

نظرًا لأنه يمكن "قراءة" جين الديستروفين من محفزات داخلية مختلفة ، فهناك أشكال إسوية مختلفة لهذا البروتين والتي لها أحجام مختلفة بالطبع. بناءً على ذلك ، يتم وصف بنية الأشكال الإسوية "الكاملة" و "القصيرة" أدناه.

الأشكال الإسوية "كاملة" أو "كاملة"

الأشكال الإسوية "الكاملة" للديستروفين عبارة عن بروتينات على شكل قضيب تمتلك أربعة مجالات أساسية (طرف N ، المجال المركزي ، المجال الغني بالسيستين ، المجال الطرفي C) التي تزن معًا ما يزيد قليلاً عن 420 كيلو دالتون وهي تقريبًا 3،685 مخلفات الأحماض الأمينية.

يشبه المجال N- الطرفية α-actinin (بروتين مرتبط بالأكتين) ويمكن أن يكون بين 232 و 240 من الأحماض الأمينية ، اعتمادًا على الشكل الإسوي. يتكون المجال الأساسي أو القضيب من 25 تكرار حلزوني ثلاثي يشبه الطيف ويحتوي على حوالي 3000 من بقايا الأحماض الأمينية.

تحتوي المنطقة الطرفية C في المجال المركزي ، والتي تتكون من مجال غني بتكرارات السيستين ، على حوالي 280 وحدة بنائية وتشبه إلى حد كبير نموذج ربط الكالسيوم الموجود في البروتينات مثل الكالمودولين والأكتينين والأكتينين β - الطيف. يتكون المجال الطرفي C للبروتين من 420 حمض أميني.

الأشكال الإسوية "القصيرة"

نظرًا لأن جين الديستروفين يحتوي على أربعة محفزات داخلية على الأقل ، فقد يكون هناك بروتينات بأطوال مختلفة ، والتي تختلف عن بعضها البعض بسبب عدم وجود أي من مجالاتها.

كل من المروجين الداخليين له إكسون أول فريد ينقسم إلى إكسونات 30 و 45 و 56 و 63 ، ويولد منتجات 260 كيلو دالتون (Dp260) و 140 كيلو دالتون (Dp140) و 116 كيلو دالتون (Dp116) و 71 كيلو دالتون (Dp71)) ، والتي يتم التعبير عنها في مناطق مختلفة من الجسم.

يتم التعبير عن Dp260 في شبكية العين ويتعايش مع أشكال الدماغ والعضلات "الكاملة". يوجد Dp140 في الدماغ وشبكية العين والكلى ، بينما يوجد Dp116 فقط في الأعصاب الطرفية للبالغين ويوجد Dp71 في معظم الأنسجة غير العضلية.

المميزات

وفقًا للعديد من المؤلفين ، فإن للديستروفين وظائف مختلفة لا تعني فقط مشاركته كبروتين في الهيكل الخلوي.

استقرار الغشاء

تتمثل الوظيفة الرئيسية للديستروفين ، كجزيء مرتبط بغشاء الخلايا العصبية والعضلية ، في التفاعل مع ستة بروتينات غشائية مختلفة على الأقل ، والتي ترتبط بها لتكوين مجمعات ديستروفين-بروتين سكري.

يولد تكوين هذا المركب "جسرًا" من خلال غشاء الخلايا العضلية أو غمد الليف العضلي ويربط "بمرونة" الصفيحة القاعدية للمصفوفة خارج الخلية بالهيكل الخلوي الداخلي.

يعمل مركب dystrophin-glycoprotein في تثبيت الغشاء وحماية ألياف العضلات من النخر أو التلف الناجم عن الانكماش الناجم عن الانقباض لفترات طويلة من الزمن ، والذي تم إثباته من خلال الوراثة العكسية.

غالبًا ما يُنظر إلى هذا "التثبيت" على أنه مشابه لما يوفره بروتين مشابه يُعرف باسم سبيكترين لخلايا مثل خلايا الدم الحمراء المنتشرة في الدم عندما تمر عبر الشعيرات الدموية الضيقة.

نقل الإشارة

ديستروفين ، أو بالأحرى المركب البروتيني الذي يتشكل مع البروتينات السكرية في الغشاء ، ليس له وظائف هيكلية فحسب ، بل تمت الإشارة أيضًا إلى أنه قد يكون له بعض الوظائف في إرسال الإشارات الخلوية والتواصل.

يشير موقعه إلى أنه قد يشارك في انتقال التوتر من خيوط الأكتين في الأورام اللحمية للألياف العضلية عبر غشاء البلازما إلى المصفوفة خارج الخلية ، نظرًا لأن هذا يرتبط فعليًا بهذه الخيوط وبالفضاء خارج الخلية.

ظهرت أدلة على وظائف أخرى في نقل الإشارة من بعض الدراسات التي أجريت مع طفرات لجين ديستروفين ، حيث لوحظت عيوب في تسلسلات الإشارات التي لها علاقة بموت الخلية المبرمج أو الدفاع الخلوي.

المراجع

1. أهن ، أ ، وكونكيل ، إل (1993). التنوع الهيكلي والوظيفي للديستروفين. علم الوراثة الطبيعي ، 3 ، 283-291.
2. دوديك ، آر دبليو (1950). علم الأنسجة عالي الإنتاجية (الطبعة الثانية). فيلادلفيا ، بنسلفانيا: Lippincott Williams & Wilkins.
3. Ervasti ، J. ، & Campbell ، K. (1993). ديستروفين والهيكل العظمي الغشائي. الرأي الحالي في بيولوجيا الخلية ، 5 ، 85-87.
4. هوفمان ، إب ، براون ، آر إتش ، وكونكيل ، إل إم (1987). ديستروفين: المنتج البروتيني لمركز الحثل العضلي الدوشيني. الخلية ، 51 ، 919-928.
5. كونيغ ، إم ، موناكو ، إيه ، وكونكيل ، إل (1988). التسلسل الكامل للهيكل الخلوي على شكل قضيب لبروتين الديستروفين يتنبأ أ. الخلية، 53، 219-228.
6. Le ، E. ، Winder ، SJ ، & Hubert ، J. (2010). Biochimica et Biophysica Acta Dystrophin: أكثر من مجرد مجموع أجزائه. Biochimica et Biophysica Acta ، 1804 (9) ، 1713-1722.
7. Love ، D. ، Byth ، B. ، Tinsley ، J. ، Blake ، D. ، & Davies ، K. (1993). البروتينات المرتبطة بالديستروفين والديستروفين: مراجعة دراسات البروتين والحمض النووي الريبي. نيورومسك. ديسورد. ، 3 (1) ، 5-21.
8. مونتوني ، إف ، توريلي ، س ، وفيرليني ، أ. (2003). الديستروفين والطفرات: جين واحد ، عدة بروتينات ، أنماط ظاهرية متعددة. علم الأعصاب لانسيت ، 2 ، 731-740.
9. Pasternak، C.، Wong، S.، & Elson، EL (1995). الوظيفة الميكانيكية للديستروفين في خلايا العضلات. مجلة بيولوجيا الخلية، 128 (3) ، 355-361.
10. Sadoulet-Puccio ، HM ، & Kunkell ، LM (1996). ديستروفين وأشكاله lsoforms. علم أمراض الدماغ ، 6 ، 25 - 35.