Уураг (молекул)

: *Энэ өгүүллэг нь уургийг молекулын бүтэц талаас нь авч үзсэн бөгөөд уургийн тухай ерөнхий ойлголтыг эндээс үзнэ үү.*
 
 нь миоглобин уургийн 3D бүтэц. Энэ уураг нь рентген кристаллографаар бүтэц тодорхойлогдсон анхны уураг юм. Зургийн баруун хэсэгт хүчилтөрөгчтэй (улаан) холбогдсон гем бүлэг (саарал) гэж нэрлэгддэг кофакторыг харж болно.]]
 
**Уураг** нь нэг эсвэл түүнээс олон амин хүчлийн үлдэгдлээс бүрдсэн том биологийн молекул буюу макромолекул юм. Уургууд нь, катализаторт метаболизм, ДНХ репликац (хуулбарлах), сөрөг нөлөөлөлд хариу үйлдэл үзүүлэх, нэг байрлалаас нөгөө рүү молекул зөөх зэрэг амьд организм дотор маш өргөн хүрээний үүргүүдийг гүйцэтгэдэг. Уургууд нь бие биеэсээ амин хүчлийн дарааллаараа ялгагддаг ба энэ дарааллыг тэдгээрийг кодчилсон генийн нуклеотидын дараалал заадаг.  Уургууд нь үүссэнийхээ дараа 3D хэлбэрт орж нугалардаг ба яаж нугарах нь уургуудын амин хүчлийн дарааллаас хамаардаг бөгөөд нугалралтаас тэдгээрийн идэвх шалтгаална.
 
Полипептид нь амин хүчлүүдийн үлдэгдлээс тотох дан шугаман полимер хэлхээ юм. Амин хүчлийн үлдэгдлүүд нь хоорондоо пептидийн холбоогоор холбогдсон байдаг. Уураг дахь амин хүчлийн үлдэгдлийн дараалал нь генетик кодод орших генийн дарааллаар тодорхойлогддог. Ерөнхийдөө, генетикийн код нь 20 стандарт амин хүчлүүдийг тодорхойлдог боловч, зарим организмд генетик код нь селенит цистеинийг багтаадаг (архейн генетик код пирролизинийг агуулдаг). Нийлэгжил (синтез) дуусмагц эсвэл явагдаж байх үед үүссэн/үүсэж буй уураг нь трансляцийн дараах сайжруулалтад өртдөг бөгөөд энэ нь уургийн физик болон химийн шинж, нугалралт, тогтвортой байдал, идэвх, эцэст нь үүргийг нь өөрчилдөг. Заримдаа уургуудад пептидийн бус бүлэг холбогдсон байдаг ба тэдгээрийг простетик бүлэг эсвэл кофактор гэж нэрлэгддэг. Уургууд нь тодорхой үүргийг гүйцэтгэх зорилгоор хамтран ажилладаг ба хоорондоо холбогдохдоо тогтвортой уургийн нэгдлийг үүсгэдэг. 
 
Полисахарид ба нуклейний хүчил зэрэг биологийн макромолекулуудтай адилаар, уургууд нь организмийн чухал бүрэлдэхүүн бөгөөд эс доторх бараг бүхий л үйл ажиллагаанд оролцдог. Ихэнх уургууд нь биохимийн урвалуудыг катализалдаг ферментүүд бөгөөд, эдгээр нь метаболизмд маш чухал байр эзэлдэг. Уургууд нь мөн бүтцийн (барилгын материал) болон механик үүргүүдтэй байдаг. Жишээ нь, булчин дахь актин ба миозин, цитоскелетон дахь эсийн хэлбэрийг барьж өгдөг уургуудыг нэрлэж болох юм. Өөр уургууд нь эсийн дохиолол, дархлааны үйл ажиллагаа, эсийн холболтийг болон эсийн циклийг явуулахад чухал үүрэгтэй оролцдог. Уургууд нь бас амьтдын хүнсний чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Учир нь, амьтад шаардлагатай бүх амин хүчлүүдээ нийлэгжүүлж чаддаггүй бөгөөд, орлуулж үл болох амин хүчлүүдийг хүнсээрээ авах ёстой байдагт оршино. Хүнсээрээ авсан уургаа амьтад амин хүчил болгон задалдаг ба эдгээр нь метаболизмд ашиглагдана.
 
Ультрацентрфуг, тунадасжуулалт, электрофорез, хромотограф зэргээр, уургаас эсийн бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг салган цэвэршүүлж болдог. Генийн инженерчлэл бий болсноор, уургийг цэвэршүүлэх процессийг хөнгөвчилсөн хэд хэдэн аргуудыг нээсэн. Уургийн бүтэц болон үүргийг судлахад иммуногистохими, сайт чиглэлтэй мутагенеци, рентген кристаллограф, цөмийн соронзон резонанс болон масс спектрометрийн аргуудыг ихэвчлэн ашигладаг.

## Биохими 
ны химийн бүтэц (доор). Аланин ба түүнтэй зэрэгцээ орших амин хүчлийн пептидийн холбооны 3D бүтэц (дээр/тодотгосон).]]
ийг үүсгэх амин хүчлүүдийн пептидийн холбооны резонанс бүтэц.]]
 
Ихэнх уургууд нь шугаман полимеруудаас бүрддэг ба полимерууд нь 20 хүртэл тооны өөр L-α-амин хүчлүүдээс тогтдог. Бүх уураг бүтээгч амин хүчлүүд нь нийтлэг бүтцийн онцлогийг агуулдаг. Тэд альфа α-нүүрстөрөгчтэй ба түүнд амин бүлэг, карбоксил бүлэг болон өөр өөр хажуугийн хэлхээ холбогддог. Зөвхөн пролин энэ үндсэн бүтцээс өөр бүтэцтэй байдаг. Пролин нь амин бүлгийн N-төгсгөлдөө өвөрмөц цагираг агуулдаг ба энэ нь CO-NH амидийн үлдэгдлийг хөдөлгөөнгүй конформацд оруулдаг.
 
Пептидийн холбоо нь хоёр резонанс хэлбэртэй ба эдгээр холбоо нь хосолсон (давхар) холбооны зарим шинж чанарыг агуулж, тэнхлэгүүдээ тойрон эргэхийн хориглосноор альфа нүүрстөрөгчийн атомуудыг бараг копланар (нэг хавтгайд) байрлалд оруулдаг. Пептидийн холбооны нөгөө хоёр хоёрталт өнцгүүд нь тухайн уургийн нурууны хэлбэрийг тодорхойлдог. Уургийн чөлөөтэй карбоксил бүлэгтэй төгсгөлийг С-төгсгөл эсвэл карбоксил төгсгөл, чөлөөтэй амин хүчилтэй төгсгөлийг нь N-төгсгөл буюу амин төгсгөл гэдэг. *Уураг*, *полипептид* болон *пептид* гэдэг үгс нь давхар утгатай ба тэдгээрийн утгууд нь заримдаа давхацдаг. *Уураг* гэдгээр ерөнхийдөө бүтэн бүрэлдсэн, тогтвортой байгаа биологийн молекулуудыг илэрхийлдэг байхад, *пептид* гэдэг нь ерөнхийдөө богино, 3D тогтвортой бүтэцгүй амин хүчлийн олигомерийг хэлдэг. Хэдийгээр энэ хоёрын хоорондын заагийг сайтар тайлбарлаагүй ч, ойролцоогоор 20-30 үлдэгдлээр ялгагддаг. 
 
Нийлэгжлийн үр дүнд үүссэн уургийн хэмжээг түүнд агуулагдаж байгаа амин хүчлийн тоогоор болон түүний молекулын массаар тодорхойлдог. Хэмжээг ихэвчлэн дальтоноор (Да) эсвэл уламжлагдсан нэгж болох килодальтоноор (кДа) илэрхийлдэг. Дрожжийн уургууд нь дунджаар 466 амин хүчлийн урттай бөгөөд 53 кДа масстай байдаг. Олон уургууд гадны туслалцаагүйгээр өөрсдийн бодит төлөвт ордог (ердөө л өөрсдийн амин хүчлийн химийн шинжүүдийг ашиглан) бол, зарим нь шаперон молекулын туслалцааг шаарддаг. Биохимичид ихэвчлэн уургийн бүтцийн 4 өөр хэлбэрийг дурддаг: 
  
* Анхдагч бүтэц: амин хүчлийн дараалал. Уураг нь полиамид.
* Хоёрдогч бүтэц: устөрөгчийн холбоогоор тогтворжсон, локал бүтцүүдийн давталт (үечлэл). Өргөн тархсан жишээ нь, альфа мушгиа (спираль), бета ялтас болон эргэлтүүд (тойрог). Хоёрдогч бүтэц нь локал учраас, ялгаатай хоёрдогч бүтцийн олон хэсгүүд нь нэг уургийн молекулд орших боломжтой. 
* Гуравдагч бүтэц: уургийн нэг молекулын ерөнхий хэлбэр (хоёрдогч бүтцүүдийн хоорондын холбоо). Гуравдагч бүтэц нь ерөнхийдөө локал бус холбоонуудаар холбогдож, ихэвчлэн гидрофоб (усанд дургүй) бүтцийг үүсгэдэг. Мөн давсны гүүрээр, устөрөгчийн холбоогоор, дисульфидийн холбоогоор, тэр бүү хэл трансляцийн дараах хувиргалтаар холбогддог. Гуравдагч бүтэц нь нугалралт гэдэг ойлголттой ижил утгатайгаар дэлгэрэнгүй ашиглагддаг. Гуравдагч бүтэц нь уургийн үндсэн үүргийг удирддаг.
* Дөрөвдөгч бүтэц: хэд хэдэн уургийн молекулуудаас үүсдэг бөгөөд нэг комплекс уураг шиг ажилладаг бүтэц. Энэ сэдэвт уургийн дэд нэгж гэж нэрлэгдсэн. 
 
Уургууд нь хатуу бүтэцтэй молекулууд биш. Дээр дурдагдсан бүтцүүдээс гадна, уургууд нь хэд хэдэн хамааралтай бүтцэд хувирах чадвартай ба тэр үедээ үүргээ гүйцэтгэсэн хэвээр байдаг. Энэ өөрчлөн байгуулалтын хүрээнд хамрагдах гуравдагч ба дөрөвдөгч бүтцүүдийг хувиралт (конформац), тэдгээрийн хоорондын шилжилтийг хувиралтын өөрчлөлт гэж тус тус нэрлэдэг. Субстратын молекул ферментийн идэвхтэй талд эсвэл химийн урвалд катализаторын үүрэг гүйцэтгэж байгаа уургийн физик хэсэгт холбогдсоноор дээрх өөрчлөлтүүд ихэвчлэн бий болдог. Уусмал доторх уургууд нь дулааны хэлбэлзлэлийн нөлөөгөөр мөн бусад молекулуудтай мөргөлдсөнөөр бүтцийн хувиргалтад ордог.
 
Уургуудыг албан бусаар, гуравдагч бүтцэд нь суурилан 3 үндсэн ангилалд хуваадаг: бөмбөрцгөн уураг, утаслаг уураг, мембранан уураг. Бөмбөрцгөн уургуудын дийлэнх нь уусдаг ба тэдгээрийн олонх нь фермент байдаг. Утаслаг уургууд нь ихэвчлэн бүтцийн үүрэгтэй байдаг. Жишээ нь, коллаген (холболтын эдийн үндсэн бүрдүүлэгч), кератин (үс ба хумсны уурган бүрдүүлэгч). Мембранан уургууд нь ихэвчлэн рецепторын (химийн дохиолол хүлээн авагч) эсвэл, туйлтай эсвэл цэнэгтэй молекулуудыг эсийн мембраныг нэвтрүүлдэг сувгийн үүргийг гүйцэтгэдэг. 
 
Уураг нь усны довтолгооноос маш муу хамгаалагдсан байдаг учир, өөрийгөө усгүйжүүлэх, дегидрон гэж нэрлэгддэг, молекул дотроо тусгай устөрөгчийн холбоотой байдаг. Энэ төрөлд багтах электрон кристаллограф гэж нэрлэгддэг аргаар зарим тохиолдолд (ихэвчлэн мембранан уурын хоёр хэмжээст талстын хувьд) өндөр нарийвчлалтай мэдээллийг бүрдүүлж чаддаг Тодорхой эсэд эсвэл эсийн төрөлд байгаа уургийн бүрдлийг түүний *протеом* гэдэг. 
 
Уургуудын гол шинж чанар нь тэдгээрийн өөр молекулуудтай тодорхой, бат бөх холбогддогт оршино. Энэ нь уургуудад олон үүргүүдийг гүйцэтгэх боломжийг олгодог. Уургийн бусад молекулуудтай холбогдохыг хариуцдаг хэсгийг *холбогдох цэг* гэж нэрлэдэг. Холбогдох цэг нь ихэвчлэн молекулын гадарга дээр хонхорхой ("халаас") хэлбэртэй оршдог. Холбогдох цэгийн халаасыг тодорхойлдог уургийн гуравдагч бүтэц ба эргэн тойронд орших амин хүчлүүдийн туслах хэлхээнүүдийн химийн шинж чанаруудаас уургийн холбогдох чадвар хамаардаг. Уургийн холбогдолт нь гайхамшигтай бөх бат ба онцлог байдаг. Жишээлбэл: рибонуклеазагийн ингибитор уураг нь дэд фемтомоляр диссоциацийн тогтмолтой (-15М) хүний ангиогенинтэй холбогддог боловч, түүний амфиб гомолог онконазатай (>1 M) огт холбогддоггүй. Заримдаа өчүүхэн химийн өөрчлөлт нь (ганцхан метил бүлгийг(CH3-)холбогдож байгаа хамтрагч дээр нэмэх г.м.) холбоог устгахад хүргэдэг. Жишээлбэл: валин гэдэг амин хүчлийн аминоацил тРНХ синтетаза нь изолеуцин амин хүчлийн хажуугийн хэлхээтэй маш төстэй зүйлийг эсэргүүцдэг. Уургуудын хоорондын харилцан үйлчлэл нь буцах (эргэж хэвэндээ орох боломжтой) ба энэ нь янз бүрийн бүлэг уургууд нь өөр хоорондоо ялгаатай бүлэг үүргүүдийг гүйцэтгэж чадах агрегатуудыг үүсгэж чадах эсэхээс хамаарна. Уургуудын хоорондын харилцан үйлчлэлийн судалгаа нь, эсийн үүргийн чухал шинжүүдийг ойлгох түлхүүр болох ба эцэст нь эсийн төрлүүдийг ялгах шинж чанаруудыг тодорхойлох юм.
 
Эсрэг биетүүд (antibody) нь дасан зохицох дархлааны системийн уургийн бүрдүүлэгч ба тэдгээрийн гол үүрэг нь антигентэй эсвэл организм доторх гадны бодистой нэгдэж, тэдгээрийг усгахаар онилдогт оршино. Эсрэг биетүүд нь эсийн гаднах орчин уруу ялгарагдах эсвэл плазман эс гэж нэрлэгддэг тусгай Б эсийн мембран дотор хадгалагдаж байдаг. Ферментүүд нь урвалаа явуулахаар өөрсдийн субстраттай нэгдэх чадвар нь хязгаарлагдмал байдаг байхад эсрэг биетүүдэд ямар ч хязгаарлалт байдаггүй. Эсрэг биетүүд нь өөрийн онилсон зүйлтэйгээ нэгдэх чадвар нь зүйрлэшгүй өндөр байдаг. 
 
**Үүнээс доошхи хэсэгт найруулгын засвар хийгдэж байна! Дунд сургуулийн сурагч орчуулгыг хийсэн тул найруулгын олон алдаа байгаа гэдгийг анхааралдаа авна уу!**
 
Олон лиганд зөөврийн уургууд нь тодорхой жижиг биомолекултай холбогдож олон эст амьтны биеийн өөр газарт авиачдаг. Эдгээр уургуудад лигандын концентраци их байгаа газар холбогдох чадвар их мөртлөө лигандын концентраци бага байгаа эдэд суллах чадвартай байх шаардлагтай. Өргөн тархсан лиганд-холбогддог уураг бол гемоглобин юм, энэ уураг нь бүх сээр нуруутаны уушигануудаас хүчилтөрөгчийг авч бусад эдэд зөөж өгдөг ба бүх биологийн ангид ойролцоо гомологтой байдаг. Ликтин гэдэг чихэртэй холбогддог уурагууд нь өөрсдийн чихэрэн moieties-уудаа маш тодорхой сонгодог. Эс болон уурагуудтай холбоотой хүлээн зөвшөөрүүлэх үйл явцад лектин нь үүрэг гүйцэтгэдэг.
 
### Бүтцийн уургууд
Бүтцийн уургууд нь бусад биологийн шингэн молекулуудад хатуу ба зуурамтгай чанартай болгож өгдөг. Ихэнх бүтцийн уургууд нь утаслаг уураг байдаг, жишээлбэл: коллаген ба эластин нь мөгөөрс мэтийн холбох эдийн чухал орц, ба кератин нь үс, хумс, өд, эвэр, болон зарим амьтны бамбай мэтийн мяндаслаг эсвэл хатуу хэсгүүдэд олддог. Зарим бөмбөрцөг уургууд нь бүтцийн уургийн үүрэг гүйцэтгэдэг, жишээлбэл: актин ба тубулин мономерээр уусдаг бөмбөрцөг уураг мөртлөө эсийн хэлбэр дүрсийг хадгалж өгдөг цитоскелетоныг бүрдүүлдэг урт хатуу утаслаг болон полимержидэг.
 
Бүтцийн уургийн үүргийг гүйцэтгэдэг бусад уургууд нь мотор уургууд юм, тэдгээрт миозин, кинезин болон динейн гэх мэтийн уураг ордог. Эдгээр уургууд нь механик хүч гаргах чадалтай бөгөөд нэг эст амьтны хөдөлгөөнд ба бэлгийн үржлээр үрждэг олон эст амьтны бэлгийн эр эсэд чухал үүрэгтэй байдаг. Тэдгээр нь бас агшиж байгаа булчингаас ялгарч байгаа хүчийг ялгаруулж чаддаг ба эсийн дотоодын зөөлтөнд үндсэн үүргийн гүйцэтгэдэг.

## Судалгааны аргууд
Уургийн бүтэц болон үйлдлийг vitro-д, vivo-д болон silico-д үзэж болдог. Vitro-д хяналт доор байгаа орчинд цэвэршүүлсэн уургийн судалгаа нь уураг яаж өөрийн үүргээ гүйцэтгэдгийг сурах ашигтай байдаг, жишээлбэл: ферментийн кинетикс нь ферментийн химийн каталитик үйл ажиллагааг ба өөр өөр субстратад үзүүлэх харьцангуй үйлдлийг нээдэг. Дүгнэвэл vivo туршилтууд нь уургийн эс эсвэл бүхэл бүтэн организм дотор гүйцэтгэх физиологийн үүргийг тодорхойлж өгдөг. Silico судлалд уургийг судлахдаа тооцооны арга ашигладаг.
 
### Уураг цэвэрлэлт
Vitro анализад орохын тулд эхлээд уурагыг бусад эсийн бүтцүүдээс салгаж цэвэрлэх хэрэгтэй. Энэ үйл ажиллагаа нь эсийн lysis-ээр эхэлдэг бөгөөд энэ процессэд эсийн мембраныг нурааж доторх органелле-нуудыг нь crude lysate гэдэг уусмал дотор хийдгээр эхэлдэг билээ. Үүнээс үүссэн уусмалыг ултрасентрифугаци ашиглаж цэвэрлэдэг ба энэ нь эсийн хэсгүүдийг уусдаг уураг, мембраны липид ба уураг, эсийн органелле болон нуклейн хүчил агуулдаг бүлгүүдэг хуваадаг. Salting out гэдэг тунжуулах аргийг энэ лизат дээр ашиглаж уурагыг бөөгнөрүүлдэг. Үүний дараа янз бүрийн хромотограф ашиглаж сонирхож байгаа уураг ба уурагуудыг тэдгээрийн жин, нийт цэнэг болон холбогдох чанаргын тусламжтайгаар ялгаж авдаг. Хэрвээ хүсэж байгаа уурагын молекул жин ба изоэлектрик цэгүүд мэдэгдэж байвал өөр өөр төрлийн gel electrophoresis-ийг ашиглан, эсвэл уурагын spectroscopic чанарууд нь ялгагддаг бол spectroscope, эсвэл уураг нь фементийн үйл ажилгаатай байвал ферментийн essay-г тус тус ашиглан уураг цэвэрлэлтийн шатуудыг хяналтан доор байлгадаг. Нэмж хэлэ++хэд уурагуудыг тэдгээрийн цэнэг дээр тулгуурлан электрофокусинг ашиглан ялгаж авж болно.
 
Байгал дээр олддог уургуудыг лабороторид ашиглаж болдог болтол нь цэвэрлэхийн тулд хэд хэдэн шат алхмаар цэвэрлэдэг. Энэ процессийг хялбарчилхийн тулд уурагуудыг цэвэрлэж байх үед тэдгээрийн бүтэц болон үүргийг өөрчлөхгүй байлгадаг химийн шинж тэмдгүүдийг генийн инженерчлэлээр нэмдэг. Энд амин хүчлийн тодорхой дарааллаас тогтсон "tag" нь, ихэвчлэн хистидины үлдэгдэл("Хис-tag"), уурагын нэг төгсгөлд залгагддаг. Үүний үр дүнд, лизатыг никель агуулсан хромотографын баганаар явуулхад хистидиний үлдэгдэл нь 'никелийг холбож' баганад наалдах үед уурагын tag-лагдаагүй хэсэгүүд нь саадгүй нэвтэрдэг. Тодорхой уурагыг маш комплекс уусмалаас цэвэршүүлж гарахын тулд эрдэмтэд янз янзын tag бүтээжээ.
 
### Эсийн байрлал 
s and structures tagged with green fluorescent protein (here, white)]]
 
Уургуудын амьд организм (in vivo) дахь судлал нь эс доторх уурыгын байршил болон нийлэгжилтэй холбоотой байдаг. Ихэнх уурагууд нь цитоплазм нийлэгждэг ба мембранан бүрхүүлтэй байдаг эвсэл уураг нь эндоплазмын торлогоос ялгардаг гэвч уурагууд нь тодорхой органелле болон эсийн бүтэц рүү яаж очдог нь тодорхой бус билээ. Эс дотор нэгдсэн уураг эсвэл ногоон Флюресцент уураг мэтийн "Reporter"-той холбогдсон сэтгэлд нийцсэн натурал уурагаас бүрдсэн chimera-г илэрхийлэхийн тулд генийн инженерчлэлийг ашиглаж эсийн доторх байршилтыг тогтоох тохиромжтой арга юм. Нэгдсэн уурагын эс доторх байрлалыг микроскопи ашиглан цэвэр ба ашигтайгаар олдог, дараах зурган дээр үзүүлсэн байна.
 
Уургуудын эс доторх байрлалуудыг олох өөр аргууд нь ЭТ, Голжийн торлог, лизосом эсвэл вакуоль, митохондри, хлородласт, плазман мембран мэтийн газруудыг харьцуулалт хийх маркерийн оролцоог шаарддаг. Антибодийг маркер болгон ашиглах  ба эдгээр маркеруудын флоресцент тэмдэглэгээтэй хэлбэрүүдийг ашиглахад хүсэж байгаа уурагынхаа байршлийг олоход амархан болдог. Жишээлбэл, шууд бус immunofluorescence will allow for fluorescence colocalization and demonstration of location. Флоресцент будагчууд нь эсүүдийн хэсгүүдийг үүнтэй адил зорилготойгоор тэмдэглэхэд ашигладаг. 
 
Өөр хувилбарууд мэдээж байна. Жишээлбэл, иммунохистохими нь ихэвчлэн хүсэж байгаа нэг эсвэл олон уурагт нэг антибоди ашигласнаар уураг антободи хоёр нэгдэж luminescent эсвэл chrimogenic сигнал гаргадаг ба эдгээр сигналийг харьцуулснаар байршилтийн мэдээлэл олж авдаг. Өөр нэг ашиглаж болох арга нь бол isopycnic centrifugation -ыг ашиглан сухрозын градиент дахь cofractionation-оор юм. While this technique does not prove colocalization of a compartment of known density and the protein of interest, it does increase the likelihood, and is more amenable to large-scale studies.
 
## Эх сурвалж 
Ангилал:Уургийн бүлэг

Ангилал:Эсийн биологи
Ангилал:Шим тэжээл