Vinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.x

Трансляционная симметрия (периодичность) водном, двух и трех измерениях используется для формирования протяженных структур.

В биомолекулах чаще всего трансляционная симметрия комбинируется с вращательной симметрией. Трансляционные симметрии незамкнуты, в отличие от точечных групп симметрии, и могут формировать структуры неограниченной длины.

В биологических системах рост таких структур тщательно контролируется, как правило, посредством регуляторных биомолекул, которые кэпируют растущий конец, или с помощью разрезающих белков, которые разрушают те структуры, которые выросли слишком большими или перестали быть нужными.

Линейна или продольная симметрия представляет собой одномерную трансляцию. Если к этой одномерной трансляции добавить вращательную симметрию относительно трансляционной оси, мы получим спиральную структуру.

Размещая интерфейсные области в различных местах субъединиц можно получить самые разные структуры. Например, субъединицы актинового филамента, G-актины, полимеризуясь, образуют стопкообразное волокно. Интерфейсы мономеров тубулина, однако, расположены по всей поверхности субъединицы. Они располагаются как кирпичи в круглой печной трубе, формируя микротрубочку.

Использование в сочетании с трансляционной симметрией осей вращения второго порядка, перпендикулярных трансляционной оси, формирует двойную спираль или переплетенную спираль более высокогопорядка.

Еще до того, как были исследованы структуры белков, Линус Паулинг предположил, что белковые субъединицы с двумя комплементарными интерфейсами должны ассемблироваться в полые спиральные фибриллы. С тех пор многие из таких структур были обнаружены, включая микротрубочки цитоскелета, жгутики бактерий, трубчатый капсид вируса табачной мозаики. 

Спиральная симметрия также используется для формирования более узких структур без центральной полости, ориентируя интерфейсные области так, чтобы малое число субъединиц входило в каждый ша гспирали. Пример такой структуры – актиновые филаменты.

Планарная симметрия. Симметри в плоскости или планарная симметрия (plane symmetry) формируется, если трансляционная симметрия распространяется в двух измерениях, возможно с добавлением вращательной симметрии. Примером плоской симметрии является расположение кирпичей в кирпичной стене. Планарная симметрия редко используется в природных биомолекулах, но, возможно, ее роль будет возрастать, когда бионанотехнология будет пытаться создать большие структуры. Примеры использования симметрии в плоскости в естественных объектах – это существование плоских решеток S-покровных белков, обнаруженных на поверхности некоторых бактерий.

 Трехмерная симметрия. Пространственные группы симметрии, в которых трансляционная симметрия существует в трех измерениях, являются редкими в природных биомолекулярных системах. Примеры такого рода симметрии – трехмерная решетка коллагена в соединительной ткани и кристаллообразная упаковка гемоглобина в эритроците.

Малые кристаллические матрицы также используются для хранения гормонов перед их высвобождением и для хранения таких ферментов как каталаза в компактной форме внутри специализированных клеточных компартментов.

Трансляционную симметрию следует применять осторожно. Спиральные упаковки, двумерные и трехмерные решетки не имеют собственных ограничителей, останавливающих рост. Поэтому они могут расти бесконечно. И в природных биосистемах, и в применениях бионанотехнологии это свойство может представлять опасность. Для ограничения размера таких полимеров могут быть использованы различные способы

Самым очевидным является использование матрицы (кронштейна или каркаса) или направляющих молекул определенного размера, чтобы ограничить необходимую длину (и ширину) полимера. Такой подход использован в конструкции саркомеров мышц: небулин определяет длину актинового филамента, а титин – миозинового. Эти длинные белковые цепи могут растягиваться, задавая длину полимера. Аналогично, в капсиде бактериофага используется трехмерная матрица (каркас) вместо икосаэдра, чтобы определить его вытянутую форму

 Еще один способ ограничения размеров трансляционного наращивания структур – использование встроенных таймеров, которые запускают переключатели, активирующие ассемблирование или дизассемблирование протяженных структур в нужное время. Например, микротрубочки ассемблируются и дизассемблируются динамически, под управлением химических часов, основанных на гидролизе связанных стубулинами молекул ГТФ. Микротрубочки медленно растут, а затем быстро дизассемблируются, когда количество гидролизованных ГТФ достигает определенного (критического) уровня. Это гарантирует, что в клетке в данный момент времени наличествует набор микротрубочек с длинами, лежащими в определенном диапазоне.

Альтернативным способом является ограничение числа синтезированных субъединиц (ограничение самого процесса синтеза), при котором размер пространственных структур будет ограничен числом модулей и ассемблирование остановится, когда будет исчерпан запас субъединиц. Такой подход используется при формировании больших единичных структур. Например, этот метод предложен для объяснения механизма, контролирующего длину бактериального жгутика.

Для формирования ассемблированных комплексов нужного размера могут быть использованы различные точечные и пространственные группы симметрии

© 2015-2019 vseobiology.ru | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

Электронный адрес для связи artemchichkov@gmail.com

^ Наверх