في تقرير تحليل الببتيدات تظهر بيانات التسلسل غالبًا سلسلةً طويلة من الأحرف المكتوبة دون فواصل. وهذا السطر الذي يبدو مشفَّرًا للوهلة الأولى هو في الحقيقة تمثيل بسيط: فكل حرف يمثّل حمضًا أمينيًا، وترتيب الأحرف هو ترتيب البقايا في السلسلة. ويشرح هذا المقال كيف يُقرأ ذلك السطر وما المعلومات التي يقدّمها.
تناولنا كيفية الحصول على بيانات التسلسل في المختبر في مقال مطيافية الكتلة. أما الموضوع هنا فهو قراءة تسلسل تم الحصول عليه.
لماذا حرف واحد؟
هناك تقليدان لكتابة الأحماض الأمينية: فالاختصارات الثلاثية الأحرف تُذكّر بالاسم نفسه، وهي مقروءة في التمثيلات القصيرة. أما الرموز أحادية الحرف فقد وُضعت لتمكين كتابة التسلسلات الطويلة في سطر واحد. فكتابة بروتين من مئات البقايا بالرموز الثلاثية تضاعف السطور ثلاث مرات؛ ولذلك تستخدم قواعد البيانات والمنشورات وتقارير التحليل التمثيل أحادي الحرف.
واختيار الأحرف ليس اعتباطيًا تمامًا؛ فمعظم الأحماض الأمينية تأخذ الحرف الأول من اسمها (بحسب التسمية الإنجليزية). وحين يتنافس أكثر من اسم على الحرف نفسه، يُعطى الحرف الأول للأكثر شيوعًا، وتُوزَّع على البقية أحرف تُذكّر بلفظها أو ببنيتها. ولهذا تتطلب بعض الرموز الحفظ.
| الرمز | الحمض الأميني | الرمز | الحمض الأميني |
|---|---|---|---|
| A | ألانين | M | ميثيونين |
| R | أرجينين | F | فينيل ألانين |
| N | أسباراجين | P | برولين |
| D | حمض الأسبارتيك | S | سيرين |
| C | السيستين | T | ثريونين |
| E | حمض الغلوتاميك | W | تريبتوفان |
| Q | غلوتامين | Y | تيروزين |
| G | غلايسين | V | فالين |
| H | هيستيدين | K | ليسين |
| I | آيزوليوسين | L | ليوسين |
وتُستخدم أيضًا بضعة أحرف غير واردة في القائمة؛ فالحرف X يدل على أن البقية في ذلك الموضع لم تُحدَّد. أما أحرف مثل B و Z و J فمخصَّصة لأزواج البقايا التي يتعذر التمييز بينها؛ فالليوسين والآيزوليوسين مثلًا لا يمكن الفصل بينهما في بعض ظروف القياس، وقد يُستخدم حينئذ رمز مشترك.
اتجاه القراءة والترقيم
طرفا السلسلة الببتيدية مختلفان: ففي أحدهما مجموعة أمينية حرة، وفي الآخر مجموعة كربوكسيلية حرة، ويُسمّيان الطرف الأميني والطرف الكربوكسيلي. وتُكتب التسلسلات دائمًا من الطرف الأميني إلى الطرف الكربوكسيلي. وتوفر هذه القاعدة الأرضية المشتركة اللازمة لمقارنة تسلسلين.
وتُعطى أرقام المواضع في الاتجاه نفسه، إذ تُعدّ البقية الواقعة عند الطرف الأميني الأولى. ويُقرأ أي موضع يرد في التقرير وفق هذا الترقيم. فالببتيد المحدَّد في دفعتنا المرجعية مثلًا يبلغ طوله 36 بقية ويحمل ستة سيستينات؛ وتدل مواضع هذه السيستينات في التسلسل على النقاط التي يمكن أن تتكوّن فيها الجسور ثنائية الكبريتيد. وقد شُرح دور الجسور في البنية في مقال الجسور ثنائية الكبريتيد.
وفي الترقيم فخ ينبغي الانتباه إليه؛ فقد يُنتَج البروتين في الخلية على هيئة طليعة أطول ثم يُقطع لاحقًا، وفي هذه الحالة يقابل أولُ بقية في الجزيء الناضج رقمًا آخر بحسب تسلسل الطليعة. ولذلك يُتحقَّق، عند مقارنة معلومة عن موضع مأخوذة من الأدبيات، من التسلسل الذي بُني عليه الترقيم.
ماذا يمكن أن يُقرأ من التسلسل؟
يحمل التسلسل القرائن الأولى على سلوك الجزيء. ويمكن بالنظر إلى طبيعة البقايا استخلاص ما يلي:
- الطول: عدد الأحرف يعطي عدد البقايا. ولأن كل بقية تسهم في المتوسط بنحو 110 دالتون، يمكن تقدير الكتلة التقريبية أيضًا.
- عدد السيستينات: يحدد عدد أحرف C الحد الأعلى لعدد الجسور ثنائية الكبريتيد الممكن تكوّنها.
- الميل الشحني: تحمل K و R و H سلاسل جانبية قاعدية، وتحمل D و E سلاسل جانبية حمضية. وتعطي نسبتها فكرة عن الشحنة السطحية للجزيء، وتؤثر في سلوكه الكروماتوغرافي.
- الامتصاص: وجود الحرفين W و Y هو ما يتيح إجراء القياس عند 280 نانومترًا؛ والتفاصيل في مقال 280 nm.
- البقايا الحساسة: M و W أكثر قابلية نسبيًا للأكسدة، و N و Q أكثر قابلية للتغير البنيوي.
وتلفت بقايا البرولين في التسلسل الانتباه أيضًا؛ فلأن هذه البقية تقيّد مرونة السلسلة، فإنها كثيرًا ما تقابل نقطة انعطاف في الانطواء. أما الغلايسين فعلى العكس، إذ يمنح السلسلة حرية موضعية لكونه البقية ذات أصغر سلسلة جانبية. ويمكن أن يعطي موضع هذين الحرفين في التسلسل فكرة تقريبية عن مواضع انثناء البنية.
ولا يعطي أيٌّ من هذه الاستنتاجات الشكل الثلاثي الأبعاد للجزيء. فالتسلسل هو ترتيب السلسلة؛ أما كيفية انطوائها وارتباطها بهدفها فتُدرَس بطرق أخرى.
مقارنة تسلسلين
حين يُحدَّد ببتيد جديد، يكون أول ما يُفعل مقارنة تسلسله بالتسلسلات المعروفة. وتُجرى المقارنة بمحاذاة التسلسلين حرفًا بحرف، مع إدراج فجوات عند الحاجة لتتراكب المناطق المتشابهة. وتُعرض النتيجة بمعيارين: التطابق، وهو نسبة المواضع التي يوجد فيها الحرف نفسه؛ والتشابه، وهو معيار أوسع تُحتسب فيه أيضًا البقايا المختلفة ذات الخصائص المتقاربة.
وأكثر أجزاء المحاذاة إفادة في ببتيدات السم هي مواضع السيستين؛ ففي الببتيدات المنتمية إلى العائلة نفسها تشكّل أعداد البقايا بين السيستينات نمطًا معيّنًا، وقد يدل هذا النمط على الانتماء العائلي حتى لو كان تشابه التسلسل منخفضًا. ولهذا لا يُبنى التصنيف على نسبة التشابه وحدها، بل على حفظ النمط أيضًا. ويُشرح نظام تسمية العائلات في مقال α-KTx.
عند قراءة بيانات التسلسل في التقرير
سطر التسلسل في التقرير ليس وثيقة هوية بذاته. فيُقيَّم معًا بأي طريقة حُصل على التسلسل، وهل قُرئ كاملًا أم جزء منه، وهل توجد مواضع لم تُحدَّد. كما أن التطابق مع قاعدة بيانات هو تعبير عن احتمال، وينبغي أن يرد في التقرير معيار الثقة في هذا التطابق.
تُنشر بيانات طول الببتيد المحدَّد في تقرير دفعتنا المرجعية، وعدد سيستيناته، وفئته، والقنوات المستهدفة، في صفحة التحليل. وهذا التحديد خاص بدفعة واحدة؛ إذ يُقاس محتوى المكوّنات من جديد لكل دفعة.
