ما حجم لولب ألفا؟

حلزون ألفا مقطع من سلسلة بروتينية يلتف على هيئة لولب أيمن الاتجاه يشبه الدرج الحلزوني، ويُعد أكثر الأشكال المنتظمة شيوعًا التي تتخذها السلاسل البروتينية عند طيّها. وبحساب السلاسل الجانبية البارزة من الملف يبلغ عرضه نحو 1.2 نانومتر، والنانومتر جزء من مليار من المتر.

الحجم

البروتين سلسلة طويلة من جزيئات أصغر تسمى الأحماض الأمينية. وفي حلزون ألفا يلتف العمود الفقري للسلسلة حول خط مركزي، وتتجه السلسلة الجانبية لكل حمض أميني إلى الخارج، مثل شعيرات فرشاة الزجاجات. ويُذكر في أبحاث منشورة أن عرض القضيب كله، بما فيه السلاسل الجانبية، نحو 1 إلى 1.2 نانومتر. والقيمة 1.2 نانومتر المعروضة أعلاه هي الحد الأعلى لهذا النطاق.

الحلزون منتظم جدًا على امتداد طوله. تضم كل لفة 3.6 حمض أميني وترتفع بمقدار 0.54 نانومتر، لذا يضيف كل حمض أميني 0.15 نانومتر إلى الطول. وتثبّت الملف في شكله روابط هيدروجينية، وهي قوى جذب ضعيفة تربط كل حمض أميني بالحمض الذي يبعد عنه أربعة مواضع على امتداد السلسلة. وقد يكون الحلزون قصيرًا أو طويلًا؛ فالحلزون المؤلف من 20 حمضًا أمينيًا يبلغ طوله نحو 3 نانومترات.

مقارنات الحجم

عرض الحلزون المزدوج في دنا، وهو 2 نانومتر، نحو 1.7 ضعف عرض حلزون ألفا.
الحلزون المؤلف من 20 إلى 25 حمضًا أمينيًا، ويبلغ طوله من 3 إلى 3.75 نانومتر، طويل بما يكفي لعبور الوسط الطارد للماء في طبقة الفوسفوليبيد الثنائية لغشاء الخلية. وكثيرًا ما تعبر البروتينات الأغشية بحلزونات ألفا.
يبلغ قطر البروتين النموذجي من 3 إلى 6 نانومترات، أي نحو 2.5 إلى 5 أضعاف عرض حلزون ألفا.
لو وُضع ما بين نحو 67,000 و83,000 حلزون ألفا جنبًا إلى جنب لامتدّت على عرض شعرة الإنسان، التي يبلغ عرضها من 80,000 إلى 100,000 نانومتر.
لو جرى تكبير حلزون ألفا مليار مرة، لبلغ عرضه 1.2 متر، ولارتفعت كل لفة 54 سنتيمترًا. ولكان عرض شعرة بشرية من 80 إلى 100 كيلومتر.

كيف اكتُشف حلزون ألفا

اقترح لينوس بولينغ وروبرت كوري وهيرمان برانسون حلزون ألفا عام 1951. وكان بولينغ قد توصل إلى الشكل قبل ذلك بثلاث سنوات، وهو طريح الفراش بسبب نزلة برد في أكسفورد بإنجلترا. رسم سلسلة بروتينية على ورقة، ثم طوى الورقة حتى صارت إحدى لفات اللولب قادرة على تكوين روابط هيدروجينية مع اللفة التي تليها. وأظهر الرسم الوارد في بحث عام 1951 حلزونًا أيسر الاتجاه، وهو الصورة المعكوسة في المرآة للحلزونات الموجودة في البروتينات الطبيعية.

وفي ربيع عام 1951 قرأ ماكس بيروتز البحث وأدرك أن الخطوة البالغة 0.15 نانومتر لكل حمض أميني ينبغي أن تظهر عندما تتشتت الأشعة السينية عن بروتين. واختبر الفكرة على شعرة حصان فوجد الإشارة في الموضع الذي توقعه نموذج الحلزون تمامًا. وفي عامي 1957 و1959 رسم فريق جون كيندرو خريطة للميوغلوبين، وهو بروتين يرتبط بالأكسجين، ورأى حلزوناته قضبانًا مستقيمة. ونحو 75% من سلسلة الميوغلوبين ملتف في حلزونات يتراوح طولها بين 7 و24 حمضًا أمينيًا، وجميعها ذات اتجاه أيمن.