البروتين = ماكينة

أخيرا قررت اني أكتب شيء مفيد “أو أرجو أن يكون كذلك” في مدونتي الجامدة, لأ و مش مفيد و بس , مفيد و طبي كمان.
الموضوع اللي هتكلم عنه كان اتفتح في منتدى “ما” و أدليت بدلوي فيه يعني , كان بيتكلم عن النانو تكنولوجي و ان في علماء عملو أنابيب كربونية بمقاييس نانو مترية, اللي أنا أعرفو في الوقت الحالي عن البيونانوتكنولوجي ان في ناس عايزه تعمل “روبوت” بمقاييس و أبعاد نانومترية علما بان

Nanometer = 10^-9 meter

يعني بنتكلم في مقاييس تقارب مقاييس الفيروسات , أو أحجام بعض الانزيمات المعقدة التركيب, عشان تتخيل مدى ضئالة حجم الفيروس “وبالتالي الأبعاد النانو مترية” بص معايا على المثال ده.
العالم بتوع الويكي بيديا بيقولو ان حجم فيروس متوسط الحجم مقارنة بحجم “لامؤاخذة” البرغوت , زي كده مقارنة طول انسان عادي “قول مثلا طوله 175 سم ” بجبل يعادل ارتفاع جبل ايفرست مرتين “ارتفاع جبل ايفرست بتاع 8848 متر يعني مقارب من 9 كيلو متر”, يعني 18 كيلومتر مقارنة بـ 175 سم.

المهم نرجع للعالم اللي عايزين يعملو الروبوت
,دلوقتي عشان تعمل روبوت عادي زي اللي بنشوفو في التليفزيون, انت محتاج شوية أجزاء زي

• وحدات بنائية ,يعني المادة الي هيتعمل منها الهيكل.
• مصدر طاقة “توليد و تخزين”
• نظام احساس
• نظام حركة “تحويل الطاقة المختزنة الي طاقة حركية”
• نظام تخزين للبيانات و استرجاعها “زي الهارد ديسك في الكمبيوتر كده”
• نظام لمعالجة البيانات “زي البروسيسور في الكمبيوتر”
• نظام اتصال عشان يمكن متابعة الروبوت أثناء عمله

طب المكونات دي متوفرة على مقاييس كبيرة , ممكن بالميلي أو بالميكرو متر “سبحان الله, الميكرو متر بقى كبير اليومين دول” ,لكن بالمقاييس النانو مترية الموضوع صعب جدا, طب حل المشكلة دي ازاي ؟

قالك ماحنا عندنا أنواع من البروتينات قد تكون مناسبة للقيام بالمهمة ديه, يعني مثلا مفيش نظام توليد طاقة أحسن من اللي موجود في الخلايا النباتية, مش عايز غير مية و كربون و نور و هو هيتعامل ويطلعلك كهرباء “ATP يعني”.

وأنظمة تحويل الطاقة لحركة على ما أذكر كان في بروتين على سطح فيروس الـ HIV مرشح انه يقوم بالدور ده , والتاني على ما أذكر كان ال ATP Synthase, و طبعا الأكتين و الميوسين بتوع العضلات , أي واحد من البروتينات ديه بيقدر يغير من شكله في الفراغ تحت ظروف معينة يجعله مرشح لأن يكون عضو الحركة في هذا الروبوت, كمان الحركة لوحدها مش كافية , الروبوت ممكن هيحتاج مفاصل.

بالنسبة لأنظمة الاحساس ففي كتير , أبسط مثال لذلك الصبغات الشهيرة المسئولة عن الرؤية “الرودأوبسين”أو بروتين اسمه Heat Shock factor وده بروتين بينشط لما الخلية بتتعرض لارتفاع في الحرارة فممكن يستعمل كنظام لقياس الحرارة.

عايز نظام تخزين بيانات؟ هتلاقي فين أحسن من الدي ان اي “DNA“.

بقية الأنظمة للأسف معنديش عنها فكرة, بس عشان تبقى في الصورة هتلاقي مثلا ناس بتقترح استعمال البروتين MI-312 من الـ سطح بكتريا الـ E-Coli أو البروتين DE-401 من الميتوكوندرا بتاعت طحلب مش عارف ايه, يعني موضوع الخرايط الجينية بتاعت البكتريا و الكائنات الدقيقة تستاهل المليارات اللي اتدفعت فيها.
ملحوظة: أسماء البروتينات في الفقرة السابقة خيالية لمجرد ضرب مثال.

في نقطة تانية اكتشفتها أثناء قرأتي عن موضوع النانوبيوتكنولوجي وهي ان شكل البروتين في الفراغ شيء مهم جدا , يعني انا لما كنت باخد كمياء في الثانوية مكنش بيفرق معايا شكل المركب عامل ازاي في الفراغ و استغربت أوي لما سمعت عن موضوع الـ cis-trans , كنت شايف ان بتوع الكيمياء محبيكنها أوي , يعني فرقت ايه المجموعة الكميائية الفعالة موجودة في جهة من الرابطة أو في الجهة التانية بس طلعت غلطان.
وفي دليل بسيط على مدى أهمية شكل البروتين في الفراغ ,عملية الإبصار في الانسان مبنية بشكل أساسي على مبدأ الـ Geometric isomerism, بروتين الرودأوبسين المسئول عن الروئية بيكون في صورة 11-cis في الوضع الطبيعي , لما يسقط عليه الضوء يتحول الى الوضع all-trans “مجرد تغير في شكل البروتين في الفراغ دون تغير في تركيبه” يبدأ سلسلة من العمليات الكميائية المعقدة تنتهي بان الانسان يشوف.

لاحظو ان احنا بنتكلم في مقاييس نانومترية , يعني الثلاث ذرات الي في مجموعة الميثيل على سبيل المثال بينظر لهم على انهم دراع للروبوت أو أصابع يمكن للروبوت ان يمسك بيهم ذرة أو مركب نانومتري, واخدين بالكم من الفكرة؟ دول عايزين بيبنو روبوت زي اللي بيبنوه بتوع هندسة بس بمقاييس صغيرة جدا وباستعمال مكونات متناهية في الصغر .

الكلام ده كنت قريته في paper في مكان ما من على النت بس للأسف مش لاقيها بس لقيت ملف pdf بيتكلم عن موضوع مشابه

الـ paper دي غيرت نظرتي للأنزيمات و البروتينات , الحاجات دي مش مجرد “مواد كيمائية”, لأ دي ماكينة, زيها زي أي ماكينة , عايزين تعرفو قصدي؟ شوفو الفيديو ده

ده فيلم عن ال DNA replication بس مش بيحاول يشرح العملية بتحصل ازاي على قدر ما بيحاول يحاكي العملية بشكل واقعي .
يعني على فرض ان الانزيمات المسئولة عن عملية نسخ الـ DNA كانت كبيرة وقدرنا نصورها أثناء شغلها , شكلها كان هيبقى عامل ازاي؟
من غير تبسيط لشكل الانزيمات “يعني مش عامل الـ DNA Helicase على شكل دايرة مكتوب عليها DNA Helicase ,لأ دا عامل شكله في الفراغ” , اذا بصيت على الجزء بتاع الـ replication “بدئا من الدقيقة 1:44″ هتلاقي ان الانزيم بيشتغل زي ميكون ماكينة , بيشيل و يحط و يركب و “ينتني” في الفراغ و يرجع تاني يشيل و يحط و يركب, أي اختلال مهما كان طفيف في تركيب الانزيم ده هينعكس على شكله في الفراغ و بالتالي يخلي الانزيم غير قادر على تأدية وظيفته, يعني ممكن الجزء اللي كان بيستقبل شريط الـ DNA يبقى أضيق أو أوسع من الشريط و بالتالي ميقدرش الانزيم يشتغل صح.

البروتين ماكينة و ليس مجرد مركب كيميائي

معرفش اذا كان الكلام ده جديد عليا أنا بس ولا لأ , بس ده من المفاهيم اللي غيرت نظرتي لجسم البني آدم
زي برضو اكتشافي المتأخر ان الخلية ثلاثية الأبعاد مش مسطحة زي ما بيرسموها في الكتب.

ملاحظة مهمة : مع اني تحريت الدقة في المعلومات اللي جبتها بس اﻷمر ميمتعش اني أكون فهمت حاجة غلط أو جبت معلومة غلط , أنا طلعت أو نزلت لسه طالب مبتدي سنة خامسة طب من أسبوعين, اذا في حاجة غلط أرجو اعلامي و شكرا.