רישום פטנטים - ביולוגיה

רישום פטנט ועריכת פטנטים - ביולוגיה

חשוב לזכור שמדובר על פטנט מבודד ומנוקה בתמיסה. המשמעות של זה היא שבודדנו את ה פטנטים מתוך ההקשר הביולוגי שלו- מבנה כרומטיני, קופסית של נגיף, מחיידק. זה ניתוק הקשר בין מולקולת הפטנטים למולקולות אחרות איתן היא קשורה. זה יכול להיות מולקולות קטנות או גדולות. ניתוק הקשר בין הפטנטים למולקולות בסביבה מכניס שינויים מפליגים במבנה ה רישום פטנטים . הוא לא משתנה ברצף הראשוני אלא במבנה המרחבי של ה רישום פטנט ים. אנחנו נוהגים לחלק את מסנה הפטנטים לשלושה סדרים- (1) מבנה ראשוני primary שכולל את סדר הנוקלאוטידים. (2) מבנה שניוני secondary מייצג את כל אותם מבנים בפטנטים שנוצרים כתוצאה מהיכולת של הפורינים והפירימידינים ליצור בניהם קשרי מימן. (3) מבנה שלישוני המצב הטופולוגי של ה רישום פטנטים שלא קשור למבנה הראשוני והשניוני אלא כולל בתוכו את כל אותם מבנים שנוצרים ברישום פטנטים כתוצאה מהיכולת שלה להתפתל במרחב, סביב הציר שלה או ציר אחר. בהקשר הזה נעסוק גם במבנים מיוחדים של הפטנטים בעלי תפקיד חשוב בבקרת ביטוי גנים של הרישום פטנטים עצמה. המבנה הראשוני: מבטא את הרצף של הנוקלאוטידים ברישום פטנטים. מבנה הנוקלאוטיד- מורכב משלושה חלקים (א) קבוצת פוספט (ב) בסיס חנקני (ג) סוכר ד-אוקסי ריבוז. הסוכר עם הקבוצה החנקנית זה נוקלאוזיד. פחמן מספר 3 של הסוכר מחובר לקבוצה הידרוקסילית. הקבוצה הזאת מאוד חשובה משום שהיא זו שבזמן ההכפלה של הפטנטים מבצעת פולימריזציה. אליה מתחבר הנוקלאוטיד הבא. פחמן מספר 1 של הרישום פטנטים קושר את הפורין או הפרימידין. זה קשר N גדיקוזידי בעל חשיבות בכך שהוא מסוגל להסתובב סביב הציר 180 מעלות ובעודו עושה זאת יש שתי צורות לנוקלאוטידים- צורה דחוסה שהיא sin וצורה פרוסה יותר שהיא anti השכיחה יותר בפטנטים. sin תהיה במבנים מיוחדים של הפטנטים. פחמן מספר 5 מחבר את קבוצת הפוספט שגורמת להכל להיות נוקלאוטיד. כאשר מחוברת קבוצה אחת של פוספט היא מכונה אלפא, השנייה היא בטא והשלישית היא גמא. לפטנטים מבנה סלילי. הוא מסובב בכיוון מסוים שנקרא ימני, או חיובי. מבנה שניוני: זיווג בסיסים, הסליל הכפול והמבנים שנוצרים בו. היכולת ליצור מבנים שניוניים בפטנטים או צורות שניוניות נובעת מהעובדה שהפורינים והפירימידינים מכילים קבוצות קטו ואמינו ולכן יכולים ליצור קשרי מימן בניהם. A-T יכולים ליצור קשרי מימן כי יש קבוצת קטו אחת ואמינו. זה תורם ליציבות הרישום פטנטים. שמדברים על G-C יש שלושה קשרי מימן שתי קבוצות קטו ושתי קבוצות אמינו. הקשר חזק יותר. למרות שהקבוצות האלה של A-T ו- G-C שונות לחלוטין במבנה שלהן, כאשר מניחים אותן זו על זו הן נותנות מבנים כמעט חופפים לחלוטין. יש לזה משמעות רבה במבנה הפטנטים הדו-חוטית. זה מאפשר לקבל מבנה פטנטים של רישום פטנטים שהקוטר בערך אחיד לכל אורכה ולא משתנה בהתאם לרצף (20 A). מולקולת פטנטים חד חוטית, יכולה להתקפל על עצמה וליצור מה שמוכר כ- stem and loop or hairpin. תמיד יהיה לופ אבל תמיד יישאר מבנה חד חוטי בקצה בגלל חוסר היכולת של הרישום פטנטים להתקפל עוד יותר. אלה מבנים שממש מתקיימים במציאות. יש גם מבנים מאוד מורכבים שמלווים ב-stem&loop. לא תמיד ברור מה הפונקציה הביולוגית של כל המבנים האלו אבל אנחנו יודעים שחלבונים רגולטורים מכירים אתרים מסוימים ומבנים מסוימים מהסוג הזה. יש לא מעט דוגמאות שיש מבנים כאלה באזורי בקרה וחלבונים שמכירים אותם ויודעים לפעול כשהם נמצאים. המבנים נוצרים רק כאשר יש יכולת לזיווג בסיסים. יש למבנים משמעות רק אם הם יכולים להיות יציבים מבחינה תרמודינמית פיסיולוגית. ניתן לחשב מה תרומת האנרגיה החופשית של כל אחד מהמבנים האלה לרישום פטנטים. ורק אם רמת האנרגיה החופשית מספיק נמוכה אפשר להגיד שהמבנה באמת מתקיים במציאות. כיום לא מחשבים את זה ידנית, יש אלגוריתמים שתוכננו לזה ומחשבים את היציבות של הרישום פטנטים ומבוססים על בדיקות ידניות. כללים לסליל הכפול של הפטנטים: ראשית, מבנה דו חוט י של הפטנטים נוצר כאשר יש שני סלילים בודדים בעלי רצף בסיסים קומפלימנטרי ושניהם מסתובבים סביב ציר משותף אחד- ציר האורך של הרישום פטנטים. הם מונחים זה כנגד זה בצורה אנטי-פרללית. שנית, זוגות הבסיסים מקבילים זה לזה ומאונכים לציר האורך של הרישום פטנטים. נגלה שזה כמעט לא קיים. הבסיסים החנקניים מופנים כלפי פנים והפוספטים והסוכרים כלפי חוץ. יש 10.5 בסיסים בערך בכל סיבוב. קוטר הרישום פטנטים 20A. לזיווג הבסיסים ברישום פטנטים יש חשיבות רבה, הן מבחינת ביטוי הגנים חיזוק הרישום פטנטים תיקונה וכד. אבל החשיבות שלהם בקביעת המבנה ובייצוב הרישום פטנטים היא מינורית יחסית. זה נובע מכך שמולקולת הפטנטים במערכות חיות נמצאת במים. כל התהליכים מתרחשים בסביבה מימית. בסביבה כזו יש תחרות אדירה של המים על קשרי המימן ולכן זה לא גורם דומיננטי בייצוב הרישום פטנטים בתמיסה. קשרי המימן מאונכים לציר הרישום פטנטים. מה שכן מייצב אותה זה הקשרים שלאורך הציר, הם נקראים stacking interactions ואלה האינטראקציות שמתרחשות בין המשטחים של זוגות הבסיסים שנמצאים זה מעל זה ברישום פטנטים. המרכיב החשוב של ריאקציות אלה הוא אינטראקציות הידרופוביות והשני נובע מאינטראקציות סמוכות של אלקטרונים המושרות מהקרבה. יש גם אינטראקציות קבועות וגם כאלה שנובעות מהשראה של הקרבה. החשיבות של הריאקציות ההידרופוביות נובעת מכך שאנו נמצאים בסביבה מימית ולכן בסביבה שבה מולקולת הפטנטים מתפקדת מה שמייצב אותה זה אינטראקציות אלה. ככל שהחפיפה בין זוגות הבסיסים מושלמת יותר ה-stacking חזקה יותר ויציבות הרישום פטנטים עולה. במולקולת פטנטים קיימים אזורים פחות יציבים למטרות מאוד מסוימות כי לפעמים צריך לערער את המצב היציב של הפטנטים. צריך מבנים כאלה רופפים למצבים מסוימים כדי שהרישום פטנטים תוכל לשנות את מצבה ע"י כוח חיצוני. מולקולת הפטנטים בעלת מבנה של גליל, צילינדר, אבל איננו חלק. שטח הפנים לא מושלם אלא יש שני שקעים שעוברים לכל אורך הרישום פטנטים והם נובעים ממבנה הסליל הכפול. כאשר יש לנו את הבסיסים החנקניים סביב הציר עם זנבות די ארוגים של פוספט וסוכר. בניהם נוצר מרווח, שני חריצים לאורך הרישום פטנטים: (1) עמוק ורחב major groove (2) דק וצר minor groove. הרבה מאוד מהפעילויות שמבצעת הרישום פטנטים בתא בעצם מתווכות דרך החריצים האלה. הרבה אינטראקציות עם חלבונים ומולקולות קטנות מתבצעות דרכם. היכולת של האזורים האלה לתפקד בתהליכים שונים תלויה בכמה גורמים: (1) תלוי מבנה. לחריצים האלה יש מימדים מסוימים שמולקולות מסוימות יכולות לחדור ולחלקן תהיה הפרעה סטרית כך שאו שהן לא יגיעו או שיגיעו בתדירות נמוכה. (2) גורם המטען. בתלות ברצף הנוקלאוטידים באזור מסוים המטען בדפנות החריץ יכול להיות חיובי או שלילי מה שיקבע איזה מולקולות יעברו אינטראקציה. שכבת ה- hydration של הרישום פטנטים- היא עטופה בשכבות של מים והיום כבר ברורה החשיבות האדירה של זה בכל הריאקציות שהרישום פטנטים מבצעת. הנטייה היא לחשוב שהמים משחקים תפקיד של ממיסים. אבל זה לא התפקיד העיקרי. יש למים תפקיד חשוב בייצוב הרישום פטנטים שכן רק בסביבתם תהיה אינטראקציה הידרופובית. כמו כן יש למים תפקיד חשוב בנטרול מטען הפוספט. גם ע"י מומסים שמגיעים עם מולקולות המים כמו קטיונים אורגאניים ואנאורגאניים יש נטרול כזה. בעצם ריכוז המים או כמות המים בסביבת הרישום פטנטים קובעים במידה רבה את המבנה שלה. במידה רבה מעטפת המים של הרישום פטנטים קובעת את הצורה והמבנה של הרישום פטנטים. כדי לעבור ממצבים שונים צריך לשנות את ריכוז המים בסביבה. פולימורפיזם פטנטים למולקולת הפטנטים מבנה מחזורי- יחידות מבנה חוזרות על עצמן לאורך הרישום פטנטים ולכן ניתן להגדיר את הפרמטרים של המבנה הזה כמו שמתארים כל תופעה מחזורית. לדוגמא, helical pitch זה אורך הציר על ציר רישום פטנטים שמבצע סיבוב אחד של ההליקס. הוא מורכב ממספר זוגות הבסיסים בסיבוב שלם כפול המרחק על ציר האורך של הרישום פטנטים בין זוג בסיסים אחד לשני. P=nxh. הפרמטרים שבעזרתם מגדירים את הסליל הכפול: יש שלוש דרגות חופש של הסעה- על ציר ה-x על ציר ה- z ועל ציר ה- y. יש חמש דרגות חופש זוויתיות- הראשונה, זו הזווית שנפתחת בין המישור הממוצע של זוגות הבסיסים לציר הרישום פטנטים- Tilt angle. השנייה, זווית ה- Roll. ציר הגלגול זה ציר שעובר המישור הממוצע של מישור ממוצע של זוג בסיסים. כאשר יש גלגול של המישור הזה סביב ציר הגלגול הזווית בין המישור הממוצע של זוג הבסיסים לציר