پروتئین ضد یخ: تفاوت میان نسخه‌ها

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
تفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
ایجاد شده به‌واسطهٔ ترجمهٔ صفحهٔ «Antifreeze protein»
(بدون تفاوت)

نسخهٔ ‏۱۹ آوریل ۲۰۲۴، ساعت ۱۴:۳۷

Insect antifreeze protein, Tenebrio-type
Structure of the Tenebrio molitor beta-helical antifreeze protein[۱]
شناسه‌ها
نمادAFP
پی‌فمPF02420
SCOPe1ezg / SUPFAM
Insect antifreeze protein (CfAFP)
Structure of Choristoneura fumiferana (spruce budworm) beta-helical antifreeze protein[۲]
شناسه‌ها
نمادCfAFP
پی‌فمPF05264
SCOPe1m8n / SUPFAM
Fish antifreeze protein, type I
شناسه‌ها
نماد؟
SCOPe1wfb / SUPFAM
پروتئین ضد یخ ماهی نوع II
شناسه ها
سمبل ?
اینترپرو IP002353
CATH 2py2
SCOP2 2fp / SCOP / SUPFAM
پروتئین ضد یخ ماهی نوع III
شناسه ها
سمبل ?
اینترپرو IP006013
SCOP2 1hg7 / SCOPe / SUPFAM
دامنه SAF را نیز ببینید ( InterPro : IP013974 ).
پروتئین مانند پیوند یخ (جاندار یخی دریا)
شناسه ها
سمبل DUF3494
Pfam PF11999
اینترپرو IP021884

پروتئین‌های ضد یخ ( AFPs ) دسته‌ای از پلی پپتیدهای تولید شده توسط حیوانات ، گیاهان ، قارچ‌ها و باکتری‌ها هستند که امکان بقای آن‌ها را در دماهای زیر نقطه ی انجماد آب فراهم می‌کنند. AFPs به کریستال های کوچک یخ متصل می شوند تا از رشد و تبلور مجدد یخ جلوگیری کنند که در غیر این صورت، این اتفاق، کشنده خواهد بود. [۳] همچنین شواهد فزاینده‌ای وجود دارد مبنی بر این‌که این پروتئین‌ها با غشای سلولی پستانداران برای محافظت از آن‌ها در برابر آسیب سرما تعامل دارند. این موضوع، نقش AFPs را در سازگاری به هوای سرد نشان می دهد. [۴]


تحمل انجماد و جلوگیری از انجماد

گونه های حاوی AFP می‌توانند به دو دسته ی زیر دسته‌بندی شوند:

جلوگیری‌کننده از انجماد : این گونه ها می توانند از یخ زدن کامل مایعات بدن خود جلوگیری کنند.

تحمل و مقاومت در برابر انجماد : این گونه ها می توانند از انجماد مایعات بدن، جان سالم به‌در ببرند. تصور می شود که برخی از گونه های مقاوم به انجماد از AFP به‌عنوان محافظ سرما برای جلوگیری از آسیب انجماد استفاده می کنند، اما به‌طور کامل از انجماد جلوگیری نمی شود. مکانیسم دقیق این قابلیت، هنوز ناشناخته است. با این حال، تصور می شود AFPs ممکن است از تبلور مجدد جلوگیری کرده و غشای سلولی را برای جلوگیری از آسیب یخ تثبیت کند. [۵] این پروتئین‌ها ممکن است در ارتباط با پروتئین های هسته‌زایی یخ (INPs) برای کنترل سرعت انتشار یخ پس از انجماد کار کنند. [۵]

تنوع

بسیاری از انواع غیر همولوگ شناخته شده AFP وجود دارد.

AFP ماهی

شکل 1 . سه سطح AFP نوع I

گلیکوپروتئین های ضد یخ یا AFGP در نوتتنوئیدهای قطب جنوب و ماهی شمالی یافت می شوند. آنها 2.6-3.3 کیلو دالتون هستند. [۶] AFGPs به طور جداگانه در notothenioids و cod شمالی تکامل یافته است. در نوتتنوئیدها، ژن AFGP از یک ژن پروتئاز سرین تریپسینوژن-مانند اجدادی به‌وجود آمد. [۷]

AFP در گیاهان

دسته‌بندی AFP ها زمانی پیچیده تر شد که پروتئین های ضد انجماد از گیاهان کشف شد. [۸] AFP های گیاهی در جنبه های زیر با سایر AFP ها متفاوت هستند:

  1. آن‌ها در مقایسه با سایر AFP ها، فعالیت هیسترزیس حرارتی بسیار ضعیف تری دارند. [۹]
  2. عملکرد فیزیولوژیکی آن‌ها احتمالاً در مهار تبلور مجدد یخ به‌جای جلوگیری از تشکیل یخ است. [۹]
  3. بیشتر آن‌ها پروتئین های تکامل‌یافته مرتبط با بیماری زایی هستند که گاهی خواص ضد قارچی خود را حفظ می کنند. [۹]

حشرات AFPs

تعدادی AFP در حشرات یافت می‌شود، از جمله سوسک‌های Dendroides ، Tenebrio و Rhagium ، کرم جوانه‌های صنوبر و پروانه‌های زیبایی رنگ پریده، و میگ‌ها (همان ترتیب مگس‌ها). حشرات AFP شباهت‌های خاصی دارند که اکثر آنها دارای فعالیت بالاتر (یعنی مقدار هیسترزیس حرارتی بیشتر که بیش فعال نامیده می‌شود) و ساختاری تکراری با سطح اتصال یخ صاف دارند. [۵] [۱۰]

AFPها در جانداران دریایخ

بسیاری از میکروارگانیسم‌هایی که در یخ‌های دریا زندگی می‌کنند دارای AFP هستند که متعلق به یک خانواده است. دیاتومه‌های Fragilariopsis cylindrus و F. curta نقش کلیدی در جوامع یخی قطبی در دریا ایفا می‌کنند. AFPs در این گونه ها گسترده است و وجود ژن های AFP به‌عنوان یک خانواده ی چندژنی نشان‌دهنده ی اهمیت این گروه برای سرده ی Fragilariopsis است. [۱۱] AFP های شناسایی شده در F. cylindrus متعلق به یک خانواده ی AFP هستند که در گونه های مختلف نشان داده می شوند و می توانند در سایر جانداران مرتبط با یخ دریا ( Colwellia spp.، Navicula glaciei ، Chaetoceros neogracile و Stephos longipes و Leucosporidium antarcticum ) [۱۲] [۱۳] و باکتری های یخ داخلی قطب جنوب ( Flavobacteriaceae )، [۱۴] [۱۵] و همچنین در قارچ های مقاوم آ ( Typhula ishikariensis ، Lentinula edodes و Flammulina populicola ). [۱۶] [۱۷]


AFPغلݟ سانتی گراد زمانی که ژن efcIBP به ژنوم E. coli وارد شد. [۱۸] Efc IBP یک ساختار AFP معمولی دارد که از صفحات بتا و یک مارپیچ آلفا تشکیل شده است. همچنین، تمام باقی مانده های قطبی متصل به یخ در یک محل پروتئین قرار دارند. [۱۸]

سیر تکاملی

تنوع و توزیع قابل توجه AFP ها نشان می دهد که انواع مختلف آن ها در پاسخ به یخبندان سطح دریا که 1 تا 2 میلیون سال پیش در نیمکره ی شمالی و 10 تا 30 میلیون سال پیش در قطب جنوب رخ داده است، تکامل یافته اند. داده های جمع آوری شده از حفاری اقیانوس در اعماق دریا نشان می دهد که توسعه ی جریان قطبی قطب جنوب بیش از 30 میلیون سال پیش شکل گرفته است. [۱۹] سرد شدن قطب جنوب تحمیل شده از این جریان باعث انقراض دسته جمعی گونه های استخوانی شد که قادر به تحمل دمای انجماد نبودند. [۲۰] گونه‌های Notothenioids با پروتئین ضد یخ توانستند از رویداد یخبندان جان سا [۲۰] [۷]ڇ۶

کاربردهای تجاری و پزشکی

حبسیاری از زمینه ها می توانند از محافظت از آسیب بافتی با انجماد بهره مند شوند. کسب و کارها در حال حاضر در حال بررسی استفاده از این پروتئین ها در موارد زیر هستند:[نیازمند منبع]</link>

  • افزایش تحمل یخ زدگی گیاهان زراعی و تمدید فصل برداشت در آب و هوای سردتر
  • بهبود تولید ماهی در مزارع در آب و هوای سردتر
  • افزایش ماندگاری مواد غذایی منجمد
  • بهبود کرایوسرجری
  • افزایش حفظ بافت برای پیوند یا انتقال خون در پزشکی [۲۱]
  • درمان هیپوترمی
  • انجماد انسانی (Cryonics)

یونیلور تاییدیه بریتانیا، ایالات متحده، اتحادیه اروپا، مکزیک، چین، فیلیپین، استرالیا و نیوزلند را برای استفاده از مخمر اصلاح‌شدهٔ ژنتیکی برای تولید پروتئین ضد یخ از ماهی برای استفاده در تولید بستنی دریافت کرده است. [۲۲] [۲۳] آنها به جای AFP یا پروتئین ضد یخ روی برچسب "ISP" یا پروتئین ساختار یخ نشان داده شده اند.

منابع

  1. ↑ Daley ME, Spyracopoulos L, Jia Z, Davies PL, Sykes BD (April 2002). "Structure and dynamics of a beta-helical antifreeze protein". Biochemistry. 41 (17): 5515–25. doi:10.1021/bi0121252. PMID 11969412.
  2. ↑ Leinala EK, Davies PL, Doucet D, Tyshenko MG, Walker VK, Jia Z (September 2002). "A beta-helical antifreeze protein isoform with increased activity. Structural and functional insights". The Journal of Biological Chemistry. 277 (36): 33349–52. doi:10.1074/jbc.M205575200. PMID 12105229.
  3. ↑ Goodsell D (December 2009). "Molecule of the Month: Antifreeze Proteins". The Scripps Research Institute and the RCSB PDB. doi:10.2210/rcsb_pdb/mom_2009_12. Archived from the original on 2015-11-04. Retrieved 2012-12-30.
  4. ↑ Fletcher GL, Hew CL, Davies PL (2001). "Antifreeze proteins of teleost fishes". Annual Review of Physiology. 63: 359–90. doi:10.1146/annurev.physiol.63.1.359. PMID 11181960.
  5. ↑ ۵٫۰ ۵٫۱ ۵٫۲ Duman JG (2001). "Antifreeze and ice nucleator proteins in terrestrial arthropods". Annual Review of Physiology. 63: 327–57. doi:10.1146/annurev.physiol.63.1.327. PMID 11181959. خطای یادکرد: برچسب <ref> نامعتبر؛ نام «Duman2001» چندین بار با محتوای متفاوت تعریف شده است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
  6. ↑ Crevel RW, Fedyk JK, Spurgeon MJ (July 2002). "Antifreeze proteins: characteristics, occurrence and human exposure". Food and Chemical Toxicology. 40 (7): 899–903. doi:10.1016/S0278-6915(02)00042-X. PMID 12065210.
  7. ↑ ۷٫۰ ۷٫۱ Chen L, DeVries AL, Cheng CH (April 1997). "Evolution of antifreeze glycoprotein gene from a trypsinogen gene in Antarctic notothenioid fish". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 94 (8): 3811–6. Bibcode:1997PNAS...94.3811C. doi:10.1073/pnas.94.8.3811. PMC 20523. PMID 9108060. خطای یادکرد: برچسب <ref> نامعتبر؛ نام «Chen_1997» چندین بار با محتوای متفاوت تعریف شده است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
  8. ↑ Griffith M, Ala P, Yang DS, Hon WC, Moffatt BA (October 1992). "Antifreeze protein produced endogenously in winter rye leaves". Plant Physiology. 100 (2): 593–6. doi:10.1104/pp.100.2.593. PMC 1075599. PMID 16653033.
  9. ↑ ۹٫۰ ۹٫۱ ۹٫۲ Griffith M, Yaish MW (August 2004). "Antifreeze proteins in overwintering plants: a tale of two activities". Trends in Plant Science. 9 (8): 399–405. doi:10.1016/j.tplants.2004.06.007. PMID 15358271.
  10. ↑ Liou YC, Tocilj A, Davies PL, Jia Z (July 2000). "Mimicry of ice structure by surface hydroxyls and water of a beta-helix antifreeze protein". Nature. 406 (6793): 322–4. Bibcode:2000Natur.406..322L. doi:10.1038/35018604. PMID 10917536.
  11. ↑ Bayer-Giraldi M, Uhlig C, John U, Mock T, Valentin K (April 2010). "Antifreeze proteins in polar sea ice diatoms: diversity and gene expression in the genus Fragilariopsis". Environmental Microbiology. 12 (4): 1041–52. doi:10.1111/j.1462-2920.2009.02149.x. PMID 20105220.
  12. ↑ Raymond JA, Fritsen C, Shen K (August 2007). "An ice-binding protein from an Antarctic sea ice bacterium". FEMS Microbiology Ecology. 61 (2): 214–21. doi:10.1111/j.1574-6941.2007.00345.x. PMID 17651136.
  13. ↑ Kiko R (April 2010). "Acquisition of freeze protection in a sea-ice crustacean through horizontal gene transfer?". Polar Biology. 33 (4): 543–56. doi:10.1007/s00300-009-0732-0.
  14. ↑ Raymond JA, Christner BC, Schuster SC (September 2008). "A bacterial ice-binding protein from the Vostok ice core". Extremophiles. 12 (5): 713–7. doi:10.1007/s00792-008-0178-2. PMID 18622572.
  15. ↑ Xiao N, Inaba S, Tojo M, Degawa Y, Fujiu S, Kudoh S, Hoshino T (2010-12-22). "Antifreeze activities of various fungi and Stramenopila isolated from Antarctica". North American Fungi. 5: 215–220. doi:10.2509/naf2010.005.00514.
  16. ↑ Hoshino T, Kiriaki M, Ohgiya S, Fujiwara M, Kondo H, Nishimiya Y, Yumoto I, Tsuda S (December 2003). "Antifreeze proteins from snow mold fungi". Canadian Journal of Botany. 81 (12): 1175–81. doi:10.1139/b03-116.
  17. ↑ Raymond JA, Janech MG (April 2009). "Ice-binding proteins from enoki and shiitake mushrooms". Cryobiology. 58 (2): 151–6. doi:10.1016/j.cryobiol.2008.11.009. PMID 19121299.
  18. ↑ ۱۸٫۰ ۱۸٫۱ Mangiagalli M, Bar-Dolev M, Tedesco P, Natalello A, Kaleda A, Brocca S, de Pascale D, Pucciarelli S, Miceli C, Braslavsky I, Lotti M (January 2017). "Cryo-protective effect of an ice-binding protein derived from Antarctic bacteria". The FEBS Journal. 284 (1): 163–177. doi:10.1111/febs.13965. PMID 27860412. {{cite journal}}: |hdl-access= requires |hdl= (help); Unknown parameter |displayauthors= ignored (|display-authors= suggested) (help)
  19. ↑ Barker PF, Thomas E (June 2004). "Origin, signature and palaeoclimatic influence of the Antarctic Circumpolar Current". Earth-Science Reviews (به انگلیسی). 66 (1): 143–162. Bibcode:2004ESRv...66..143B. doi:10.1016/j.earscirev.2003.10.003. ISSN 0012-8252.
  20. ↑ ۲۰٫۰ ۲۰٫۱ Eastman JT (January 2005). "The nature of the diversity of Antarctic fishes". Polar Biology (به انگلیسی). 28 (2): 93–107. doi:10.1007/s00300-004-0667-4. ISSN 1432-2056.
  21. ↑ Graham LA, Davies PL (October 2005). "Glycine-rich antifreeze proteins from snow fleas". Science. 310 (5747): 461. doi:10.1126/science.1115145. PMID 16239469.
  22. ↑ "Gelato OGM. Ma quando mai! Anche il formaggio allora..." Scienza in cucina. L'Espresso. Retrieved 6 July 2022.
  23. ↑ "Unilever protein gets UK go ahead". DairyReporter. 31 July 2007.
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=پروتئین_ضد_یخ&oldid=39334619»