Erin Fennessy, Notre Dame Universiteti

Stefani Baum tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriNormal döş epitel hüceyrələrində Src aktivliyinin immunofluoressensiya ilə etiketlənməsi və tək hüceyrəli analizi müəyyən etdi ki, aktiv Src səviyyəsi aşağı pH-da (solda) artıb və nəzarət hüceyrələri (mərkəz) ilə müqayisədə yüksək pH-da (sağda) azalıb. Kredit: Notre Dame Universiteti

10 metr enində milyonda bir insan hüceyrəsi kiçikdir. Ancaq daha kiçik bir şey hüceyrənin etdiyi hər şeyə böyük təsir göstərir: proton konsentrasiyası və ya pH. Mikroskopik səviyyədə pH-dan asılı strukturlar hüceyrənin hərəkətini və bölünməsini tənzimləyir. Dəyişmiş pH reaksiyası xərçəng və Alzheimer və Huntington kimi neyrodegenerativ xəstəliklərin inkişafını sürətləndirə bilər.

Tədqiqatçılar ümid edirlər ki, zülallarda pH-həssas strukturların dəqiq müəyyən edilməsi onlara zülalların həm normal, həm də xəstə hüceyrələrdə pH dəyişikliklərinə necə reaksiya verdiyini müəyyən etməyə və nəticədə bu xəstəliklərin müalicəsi üçün dərmanlar hazırlamağa kömək edəcək.

İndi, Science Signaling- də görünən yeni bir araşdırmada , Notre Dame Universitetinin tədqiqatçıları pH-həssas zülal strukturlarını yoxlayaraq, bir neçə gün ərzində yüzlərlə zülalı skan edə bilən hesablama prosesini təqdim edirlər.

Kimya və Biokimya Departamentinin Clare Boothe Luce köməkçisi professoru Katharine Uayt, “Bir pipet götürməzdən və ya tək bir təcrübə keçirməzdən əvvəl, biz hansı zülalların bu pH dəyişikliklərinə həssas olduğunu, hansı zülalların bölünmə, miqrasiya, xərçəng inkişafı və neyrodegenerativ xəstəliklərin inkişafı kimi kritik prosesləri idarə etdiyini təxmin edə bilərik” dedi. “Daha ot tayasında iynə axtarmağa dəyməz”.

pH-həssas zülalların müəyyən edilməsində ənənəvi problemlər

PH dəyişikliklərinin davranışa səbəb olan zülallara molekulyar səviyyədə necə təsir etdiyini dəqiq müəyyən etmək çətin idi, çünki tədqiqatçılar pH həssaslığı üçün siqnal yolunda fərdi zülalları bir-bir sınaqdan keçirməlidirlər.

Məsələn, hüceyrə miqrasiyasının əsas aspekti olan aktin sitoskeletinin yenidən qurulmasının pH-dan asılı olduğu 1993-cü ildə göstərildi. O vaxtdan bəri, bu sahədəki elm adamları prosesdə iştirak etdiyinə şübhə edilən bir çoxları arasında yalnız dörd pH-həssas zülalları xarakterizə etdilər. Biologiyada yalnız 70 sitoplazma zülalının pH-həssas olduğu təsdiqlənmişdir, baxmayaraq ki, tədqiqatçılar daha çox və daha çox olduğunu fərz edirlər və bunlardan yalnız 20-nin molekulyar mexanizmləri məlumdur.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1762939808&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-11-condense-decades-disease-biology-days.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMjMiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MS4wLjczOTAuMTIzIl0sWyJOb3Q_QV9CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMjMiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1762939808808&bpp=6&bdt=221&idt=97&shv=r20251110&mjsv=m202511060101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1762939803%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1762939803%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1762939803%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=4385733796654&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2127&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31095753%2C95376902%2C95377329%2C31095731%2C95372615%2C95376120&oid=2&pvsid=6764007425567314&tmod=277370668&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&plas=596x530_l%7C596x530_r&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=153

Yeni hesablama boru kəməri necə işləyir

Yeni tədqiqat mövcud struktur və eksperimental məlumatlara əsaslanaraq pH-həssas strukturların yerini proqnozlaşdıran modul, hesablamalı boru kəməri hazırladı və təsdiq etdi .

Yale Xərçəng Mərkəzinin direktor müavini Daniel DiMaio, “Onların daxili pH-sı hüceyrələrin mühüm xüsusiyyətidir, lakin onu ölçmək və manipulyasiya etməkdə çətinlik çəkdiyinə görə bu, əsasən nəzərə alınmayıb” dedi. “Doktor Uayt hüceyrədaxili pH-nin rolunu təhlil etmək üçün əlverişli bir yol hazırladığına görə, onun işi bu xüsusiyyətə cavab verən daha çox hüceyrə fəaliyyətini axtarmaq üçün stimul verir – və mən onların çox olacağını təxmin edirəm.”

Boru kəmərinin inkişafı prosesində Uaytın tədqiqat qrupu hüceyrə siqnalı, immun reaksiya və inkişaf üçün mühüm əhəmiyyət kəsb edən zülallarda görünən Src homologiyası 2 (SH2) domeni kimi tanınan fərqli bağlayıcı modulun pH həssaslığını proqnozlaşdırıb və təsdiqləyib.

“Bu zülallar müəyyən xərçənglərdə mutasiyaya uğramaqla yanaşı, hüceyrə tənzimlənməsində də mərkəzi rol oynayır və onların pH-həssas olduğunu göstərməklə yanaşı, biz zülalda pH tənzimlənməsinin dəqiq harada baş verdiyini də tapdıq” dedi aparıcı tədqiqat müəllifi və biofizika üzrə yeni doktorantura məzunu Papa Kobina Van Dyck. “25 illik işi bir neçə həftəyə yığa bildik.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Məlumatların toplanması və zülal yüklərinin qarşılıqlı modelləşdirilməsi

Tədqiqatçılar zülalların, nuklein turşularının və digər bioloji makromolekulların üçölçülü struktur məlumatlarını saxlayan və əldə etməyə imkan verən qlobal depo olan RCSB Protein Məlumat Bankından struktur məlumatları əldə ediblər .

Proqram daha sonra xüsusi bir amin turşusunun – zülalların tikinti bloklarının proton qazana və ya itirə biləcəyi pH dəyərini təxmin edən eksperimental pKa dəyərlərini birləşdirir. Bu dəyərlər proqrama zülal boyunca yerlərin elektrik yükünü proqnozlaşdırmağa və yüklər arasındakı qarşılıqlı əlaqənin zülalın formasına necə təsir etdiyini modelləşdirməyə imkan verir. PH həssaslığı tədqiqatları üçün xüsusi maraq doğuran, normal fizioloji pH-ın dar pəncərəsində, təxminən 7,2 ilə 7,6 arasında yükə malik ola biləcək tikinti bloklarıdır.Oyna

00:00

00:08SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

OynapH 7.5-də SHP2 üçün CpHMD trayektoriyası. N-SH2 domeni sarı, C-SH2 sahəsi narıncı, fosfataza sahəsi boz rəngdə göstərilir. Kredit: Elm Siqnallaşdırma (2025). DOI: 10.1126/scisignal.adt3018

Harper Xərçəng Araşdırma İnstitutunun fakültə filialı olan Uayt, “Biz bütün bu ittihamların bir-biri ilə necə əlaqəli olduğuna baxa bilirik” dedi. “Qarşı yüklər cəlb etdiyindən və yüklər də dəf etdiyindən, yüklərin dəyişdirilməsinin bu motivlərindən biri qonşu yüklərə təsir etmək potensialına malikdir. Sıfırladığımız amin turşuları əks yükə çevrilmənin bütün şəbəkədə yük çaxnaşmasına səbəb olduğu amin turşuları idi.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=1092384543&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1762939808&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-11-condense-decades-disease-biology-days.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMjMiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MS4wLjczOTAuMTIzIl0sWyJOb3Q_QV9CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMjMiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1762939808808&bpp=6&bdt=221&idt=99&shv=r20251110&mjsv=m202511060101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1762939803%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1762939803%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1762939803%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C750x280&nras=1&correlator=4385733796654&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4622&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31095753%2C95376902%2C95377329%2C31095731%2C95372615%2C95376120&oid=2&pvsid=6764007425567314&tmod=277370668&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&plas=596x530_l%7C596x530_r&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=2&fsb=1&dtd=154

Allosterik mexanizmlərin və zülalların tənzimlənməsinin açılması

Yalnız bir amin turşusunun yüklənməsinin nəticələri, yeni tədqiqatda araşdırılan fosfataz siqnal zülalı olan SHP2 vəziyyətində olduğu kimi böyük təsir göstərə bilər. 2005-ci ildə SHP2-nin pH-ə həssas olduğu göstərilsə də, indiyə qədər heç bir xüsusi molekulyar mexanizm aydınlaşdırılmamışdı. Protonların iki əsas qalığa bağlanması ilə bütün, 593 amin turşusu zülalının konformasiyası qapalıdan açıqa dəyişir.

“Bu, biokimyada allosteriya adlanan bir mexanizmdir” dedi Uayt. “Allosteriya dolayı təsirdir, zülalın aktiv yerindən uzaqda baş verən , lakin fəaliyyəti tənzimləyən bir şeydir. Bunu struktur olaraq müəyyən etmək çətindir və allosteriyanın mexanizmlərini müəyyən etmək çətindir, lakin bizim boru kəmərimiz bunu edə bilər.”

Tərkibində protein olan SH2-domeni olan SHP2-ni öyrənərkən tədqiqat qrupu hesablama boru kəməri tərəfindən pH-həssas kimi qeyd olunan iki saytın tənzimləyici SH2 domeni də daxil olmaqla iki əsas struktur arasındakı interfeysdə yerləşdiyini gördü. Molekulyar körpü kimi fəaliyyət göstərən SH2 domenləri böyümə, fərqləndirmə, sağ qalma və immun aktivləşdirmə kimi hüceyrə reaksiyalarını aktivləşdirən zülal komplekslərinin yığılmasını asanlaşdırır.

Van Dyck, “Bir pH həssas zülalın müəyyən edilməsi çox maraqlıdır, çünki ümumiyyətlə pH-a həssas zülalları müəyyən etmək çox çətindir” dedi. “Ancaq sonra düşünməliyik ki, bu, bütün SH2 domenini ehtiva edən zülallarda ümumi olan bir mexanizmdirsə necə?”

Xərçəng üçün təsirlər və hədəflənmiş müalicələr

Boru kəməri SH2 interfeysində SHP2 ilə eyni pH-həssas yerləri ehtiva edən SH2 siqnal zülallarının çeşidini müəyyən etdi. Qarışıqda c-Src, bir çox insan xərçəngində normaldan daha aktiv olan yüksək tədqiq edilmiş bir ferment var idi. Src-nin hesablama analizi dörd potensial pH-həssas ərazini qeyd etdi, sonra Van Dyck və həmkarları tərəfindən eksperimental olaraq təsdiq edildi.

Tədqiqatçılar müəyyən ediblər ki, normal, sağlam Src aşağı pH-da yüksək aktivliyə, yüksək pH-da isə aşağı aktivliyə malikdir. Kompüter tərəfindən işarələnmiş pH-həssas yerlərdə xərçənglə əlaqəli mutasiyalar zülalın pH-nın dəyişməsinə qarşı həssas olmasını təmin edir, Src aktivliyinin tənzimlənməsini ləğv edir və aqressiv xərçənglərə xas olan nəzarətsiz hüceyrə proliferasiyasına kömək edir.

Ancaq indi White və həmkarları Src-də pH tənzimlənməsinin dəqiq molekulyar mexanizmini xəritələşdirib təsdiqlədikdən sonra, əsas allosterik yerləri təqlid edən və yerli pH həssaslığını bərpa edən hədəflənmiş dərmanların inkişafı üçün qapı açılır.

“Bu, bizim insan biologiyasını başa düşməyimizdəki böyük çətinliklərdən biridir: Əgər molekulyar mexanizmi başa düşə bilsəniz, onu hədəfə ala bilərsiniz və onu poza bilərsiniz və bu mutasiyaların xəstələrdə mənfi təsirlərini azalda bilərsiniz” dedi Uayt.

Src və SHP2 vəziyyətində, bu cür dərmanlar yalnız mutant zülal üçün seçici olacaq, normal zülala toxunulmamış və xəstənin sağlam hüceyrələrində aktivliyi qoruyacaqdır. Bu cür hədəflənmiş müalicələrin faydası xərçəngdən kənara çıxır, xəstəlik biologiyasına daha geniş şəkildə yayılır.

“Xərçəng və neyrodegenerasiya ilə yanaşı, pH dinamikası diabet, otoimmün pozğunluqlar və travmatik beyin zədəsi ilə əlaqələndirilir” dedi Uayt. “Bizim boru kəmərimiz sahəni dəyişdirmək potensialı ilə bu şərtləri başa düşmək və nəticədə müalicə üsullarını layihələndirmək üçün güclü bir vasitədir.”

Daha çox məlumat: Papa Kobina Van Dyck və digərləri, İonlaşan şəbəkələr SH2 domenində pH-dan asılı allosteriyaya vasitəçilik edir – tərkibində SHP2 və SRC siqnal zülalları, Elm Siqnallaşdırma (2025). DOI: 10.1126/scisignal.adt3018

Jurnal məlumatı: Science Signaling 

Notre Dame Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir