超二級(jí)結(jié)構(gòu)域四級(jí)3ppt課件

六 對(duì)許多球蛋白質(zhì)研究中發(fā)現(xiàn)共同的結(jié)構(gòu)形式 超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域 一 超二級(jí)結(jié)構(gòu) 基序motif或折fold疊 1 超二級(jí)結(jié)構(gòu) 指相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元組合在一起 彼此相互作用 排列形成規(guī)則的 在空間結(jié)構(gòu)上能夠辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體 并充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件 blockbuilding 2 類(lèi)型 和 曲折等 希臘鑰匙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) EF手 鈣結(jié)合蛋白中 含有Helix Loop Lelix結(jié)構(gòu)鋅指 DNA結(jié)合蛋白中 2個(gè)His 2個(gè)Cys結(jié)合一個(gè)Zn亮氨酸拉鏈 DNA結(jié)合蛋白中 由亮氨酸倒鏈形成的拉鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) 兩個(gè)簡(jiǎn)單的常見(jiàn)基序 可產(chǎn)生兩層二級(jí)結(jié)構(gòu) 二級(jí)結(jié)構(gòu)單元界面之間的氨基側(cè)鏈?zhǔn)沁h(yuǎn)離水的 鏈傾向于以右手形式扭曲 片層結(jié)構(gòu)中 鏈間的連接 沒(méi)有扭曲 因?yàn)?鏈扭曲 鏈間的連接通常是右手方向的 二 結(jié)構(gòu)域1 結(jié)構(gòu)域的概念1970年Edelman為了描述免疫球蛋白分子的結(jié)構(gòu) 提出了結(jié)構(gòu)域的概念 是指在較大蛋白質(zhì)分子中 由于多肽鏈上相鄰的超二級(jí)結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系 形成二個(gè)或多個(gè)在空間上可以明顯區(qū)別的局部區(qū)域 一般為球狀 該區(qū)域稱(chēng)為結(jié)構(gòu)域 結(jié)構(gòu)域大約為40 400個(gè)氨基酸 大小相當(dāng)于直徑為2 5 3 5nm的球體 各自有獨(dú)特的空間構(gòu)象 有多個(gè)結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì) 各個(gè)結(jié)構(gòu)域可能呈現(xiàn)明顯的球形凸出 更常見(jiàn)的是 廣泛的表面接觸使獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域難以識(shí)別 并承擔(dān)不同的生物學(xué)功能 抗體分子中結(jié)構(gòu)域示意圖 發(fā)現(xiàn)免疫球蛋白G的12個(gè)外顯子大致對(duì)應(yīng)12個(gè)結(jié)構(gòu)域 桶一種細(xì)菌的 溶血素的一個(gè)結(jié)構(gòu)域 扭曲的折疊片層 鏈的兩種排列是由這些鏈的扭曲趨勢(shì)來(lái)穩(wěn)定 光解酶的一個(gè)結(jié)構(gòu)域 肌鈣蛋白C的結(jié)構(gòu)域兩個(gè)分離的鈣結(jié)構(gòu)域 2 結(jié)構(gòu)域與功能域功能域 是蛋白質(zhì)分子中能獨(dú)立存在的功能單位 它可以由一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)域組成 關(guān)系 功能域往往位于結(jié)構(gòu)域之間的交界處 可以由2個(gè)或2個(gè)以上的結(jié)構(gòu)域組成 3 結(jié)構(gòu)域的運(yùn)動(dòng)每個(gè)結(jié)構(gòu)域本身都是緊密裝配的 結(jié)構(gòu)域之間是通過(guò)共價(jià)的 松散的肽鏈相聯(lián)系的 由于這種牢固而又柔韌的連接方式 使得每一個(gè)結(jié)構(gòu)域可以作為一個(gè)整體做較大幅度的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 當(dāng)?shù)孜锱c酶結(jié)合時(shí) 2個(gè)結(jié)構(gòu)域會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng) 使裂縫關(guān)閉 結(jié)構(gòu)域的這種運(yùn)動(dòng)可以使催化基團(tuán)定向地包圍底物 辨認(rèn)出不合適的底物 并從活性部位上排出水分子 4 結(jié)構(gòu)域的分類(lèi) 螺旋域 結(jié)構(gòu)域中的結(jié)構(gòu)單位主要是 螺旋 例如 木瓜蛋白的結(jié)構(gòu)域1 折疊域 結(jié)構(gòu)域中的結(jié)構(gòu)單位主要是 折疊域 木瓜蛋白的結(jié)構(gòu)域2 域 由 螺旋和 折疊不規(guī)則堆積而成 乳酸脫氫酶結(jié)構(gòu)域2 域 中央是 折疊 周?chē)?螺旋 螺旋與 折疊交替排布 乳酸脫氫酶結(jié)構(gòu)域2 無(wú) 螺旋域和 折疊域 不具有或少量的 螺旋和 折疊 如 麥胚凝集素 5 結(jié)構(gòu)域的形成 多肽折疊規(guī)則 多肽的折疊服從于物理和化學(xué)限制 利用一些明顯的折疊規(guī)則 介紹一些簡(jiǎn)單的基序 a 疏水相互作用對(duì)穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)有重大貢獻(xiàn) 要使疏水氨基酸R基團(tuán)排除水而埋在內(nèi)部 至少需要兩層二級(jí)結(jié)構(gòu) 兩種簡(jiǎn)單基序 環(huán) loop 和 角 corner 具備這一條件 b 在蛋白質(zhì)中同時(shí)存在時(shí) 螺旋和 片層通常發(fā)現(xiàn)于不同的結(jié)構(gòu)層 這是由于 構(gòu)象的多肽片段骨架不能與相鄰的 螺旋形成穩(wěn)定的氫鍵連接 C 一級(jí)序列中相互接近的多肽片段通常在折疊結(jié)構(gòu)中也相鄰堆疊 雖然多肽鏈中遠(yuǎn)距離的片段也可能在三級(jí)結(jié)構(gòu)中相互接近 但并非正常情況 d 二級(jí)結(jié)構(gòu)單元間的連接不能形成交叉或結(jié)節(jié) 全是 折疊的典型連接 交叉連接 未看到 e 當(dāng)各個(gè)片段以右手螺旋略微扭曲時(shí) 構(gòu)象最穩(wěn)定 扭曲對(duì)各個(gè) 片層間的相互排列和它們之間的多肽鏈連接都有影響 例如 兩個(gè)平行的 片層必須通過(guò)一個(gè)交叉條帶連接 如圖 原則上這種交叉可以是右手或左手構(gòu)象 但是在蛋白質(zhì)中幾乎總是右手的 右手連接比左手連接短些 而且彎曲角度更小 因此更容易形成 由于 片層略有扭曲 當(dāng)許多片段放在一起時(shí)也造成了一種特征性的扭曲結(jié)構(gòu) 桶和扭曲 片層就是兩個(gè)例子 如圖 它們組成了許多更大結(jié)構(gòu)的核心部分 折疊股之間的右手連接 折疊股之間的左手連接 非常少見(jiàn) 細(xì)菌 Staphyococusaureus 溶血素的一個(gè)結(jié)構(gòu)域 桶 f 按照這些規(guī)則 復(fù)雜的基序可以由簡(jiǎn)單的基序搭建產(chǎn)生 常見(jiàn)的序列 環(huán)重復(fù)基序 球狀蛋白質(zhì) 全 結(jié)構(gòu) 反平行螺旋 結(jié)構(gòu) 全 折疊 反平行折疊片 富含金屬或二硫鍵 小的不規(guī)則 結(jié)構(gòu) 6 蛋白質(zhì)基序是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分類(lèi)的基礎(chǔ) 根據(jù)都是 都是 以及 分 每一種都含有數(shù)十個(gè)到成百上千個(gè)不同的折疊排列方式 由不斷增加的亞結(jié)構(gòu)組成 蛋白質(zhì)家族 具有重要的一級(jí)序列相似性 或顯示出結(jié)構(gòu)功能相似性的蛋白質(zhì) 屬于同一個(gè)蛋白質(zhì)家族 family 超家族 一級(jí)序列幾乎沒(méi)有相似性的兩個(gè)或更多家族有時(shí)也使用相同的主要結(jié)構(gòu)基序 并具有功能上的相似性 這些家族屬于超家族 POB標(biāo)識(shí)符折疊超家族家族蛋白質(zhì)物種 POB標(biāo)識(shí)符 la06折疊 血清蛋白超家族 血清蛋白家族 血清蛋白蛋白質(zhì) 血清蛋白物種 人 POB標(biāo)識(shí)符 1bef折疊 類(lèi)鐵蛋白狀超家族 類(lèi)鐵蛋白家族 鐵蛋白蛋白質(zhì) 細(xì)菌鐵蛋白物種 大腸桿菌 POB標(biāo)識(shí)符 1gai折疊 復(fù)曲面超家族 超螺旋折疊的糖基轉(zhuǎn)移酶家族 葡糖淀粉酶蛋白質(zhì) 葡糖淀粉酶物種 曲霉變種 POB標(biāo)識(shí)符 1enh折疊 DNA結(jié)合的3螺旋束超家族 同源域類(lèi)家族 同源域蛋白質(zhì) 鋸齒狀同源域物種 果蠅 POB標(biāo)識(shí)符折疊超家族家族蛋白質(zhì)物種 在網(wǎng)上很容易通過(guò)SCOP數(shù)據(jù)庫(kù)獲取結(jié)構(gòu)分類(lèi)數(shù)據(jù)POB身份號(hào)是蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中分給每種結(jié)構(gòu)的一個(gè)號(hào)碼 POB標(biāo)識(shí)符折疊超家族家族蛋白質(zhì)物種 POB標(biāo)識(shí)符折疊超家族家族蛋白質(zhì)物種 七 球狀蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)的特征要點(diǎn) 1 球蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上 肽鏈的不同區(qū)段的側(cè)鏈基團(tuán)相互作用 在空間進(jìn)一步盤(pán)繞 折疊形成的包括主鏈和側(cè)鏈構(gòu)象在內(nèi)的特征三維結(jié)構(gòu) 2 小的球蛋白 100個(gè)AA左右 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 只有一個(gè)結(jié)構(gòu)單元 大的蛋白 超過(guò)幾百個(gè)AA 由簡(jiǎn)單基序搭建成復(fù)雜的基序 折疊成一個(gè)或更多穩(wěn)定的球狀單元 結(jié)構(gòu)域 蛋白質(zhì)基序是結(jié)構(gòu)分類(lèi)的基礎(chǔ) 3 親水基團(tuán)在分子外表面 疏水基團(tuán)在分子內(nèi)部 4 較大蛋白在折疊中形成疏水核心 疏水作用是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的主要作用力 小球蛋白疏水殘基可能不在疏水核心內(nèi)部 維持小蛋白質(zhì)穩(wěn)定的弱相互力也更少 是通過(guò)共價(jià)鍵來(lái)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的 例如溶菌酶和核糖核酸酶有二硫鍵連接 細(xì)胞色素c中的血紅素兩側(cè)與多肽鏈共價(jià)連接 八 蛋白質(zhì)大小的限制蛋白質(zhì)體積相對(duì)較大是功能的需要 例如酶的功能 要求酶蛋白具有一個(gè)穩(wěn)定的口袋結(jié)構(gòu) 口袋要大到足以與底物結(jié)合并催化反應(yīng) 然而 蛋白質(zhì)的大小是有限制的 受兩個(gè)因素控制 核酸的基因編碼容量以及蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程的精確性 使用一個(gè)或幾個(gè)蛋白質(zhì)的許多拷貝創(chuàng)建一個(gè)大的封閉結(jié)構(gòu) 殼體 對(duì)于病毒十分重要 這種結(jié)構(gòu)形式使遺傳物質(zhì)得以保存 在核酸的基因序列和它所編碼的蛋白質(zhì)的氨基酸序列之間 具有一種線性的對(duì)應(yīng)性 病毒的核酸太小了 甚至不夠編碼由一條多肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)殼體所需要的信息 通過(guò)高效地重復(fù)利用一條核酸 產(chǎn)生更小的多肽鏈的大量拷貝 病毒得以用更短的核酸來(lái)編碼殼體亞基 煙草花葉病毒 桿狀病毒 電鏡 螺旋對(duì)稱(chēng)2130個(gè)相同亞基組成的右手螺旋纖維 在肌肉 纖毛 細(xì)胞骨架和其他結(jié)構(gòu)中 細(xì)胞也使用多肽鏈構(gòu)成的大復(fù)合物 產(chǎn)生一個(gè)小蛋白質(zhì)的較多拷貝比產(chǎn)生一個(gè)很大蛋白質(zhì)的一個(gè)拷貝顯然更有效率 事實(shí)上 大多數(shù)相對(duì)分子質(zhì)量大于100000的蛋白質(zhì)都含有多個(gè)相同或不同的亞基 第二個(gè)限制蛋白質(zhì)大小的因素是蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤的頻率 錯(cuò)誤頻率是很低的 每增加10000氨基酸殘基約產(chǎn)生1個(gè)錯(cuò)誤 但如果蛋白質(zhì)非常大的話 即使這樣低的錯(cuò)誤率也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生錯(cuò)誤蛋白質(zhì)的概率增高 簡(jiǎn)單地說(shuō) 大蛋白質(zhì)包含一個(gè)錯(cuò)誤氨基酸的危險(xiǎn)性要比小蛋白質(zhì)大 九 球狀蛋白質(zhì)的聚集體 四級(jí)結(jié)構(gòu) 一 有關(guān)四級(jí)結(jié)構(gòu)的一些概念 1 是指各個(gè)亞基在寡聚蛋白質(zhì)分子中的空間排布及亞基之間的相互作用 包括亞基間的接觸位點(diǎn) 結(jié)構(gòu)互補(bǔ) 和作用力 主要是非共價(jià)相互作用 不包括亞基內(nèi)部的空間構(gòu)象 廣義的四級(jí)結(jié)構(gòu) 由相同或不同球蛋白分子所構(gòu)成的聚合體 如多酶復(fù)合物 病毒外殼蛋白 細(xì)菌鞭毛的微管等 2 均一四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白 由相同亞基構(gòu)成的四級(jí)結(jié)構(gòu) 3 不均一四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白 由不同亞基構(gòu)成的四級(jí)結(jié)構(gòu) 4 亞基聚合或解聚可有調(diào)節(jié)活性的作用分子量 55 000的蛋白質(zhì)幾乎都有亞基大多數(shù)寡聚蛋白質(zhì)分子中亞基數(shù)目為偶數(shù) 尤以2和4為多 個(gè)別為奇數(shù) 如熒光素酶分子含3個(gè)亞基 亞基的種類(lèi)一般是一種或兩種 少數(shù)的多于兩種 5 亞基 亞基 四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中每個(gè)具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈單位 亞基特點(diǎn) 亞基一般由一條多肽鏈組成的 有的亞基也可以由幾條肽鏈組成 這些多肽鏈以二硫鍵相連 獨(dú)立存在的亞基無(wú)活性 6 寡聚蛋白和多聚蛋白 寡聚蛋白 由少數(shù)亞基聚合而成的蛋白質(zhì) 10個(gè)以下 2個(gè)亞基稱(chēng)二聚體 幾個(gè)稱(chēng)寡聚體 多聚蛋白 由幾十個(gè)甚至上千個(gè)亞基聚合而成的蛋白質(zhì) 血紅蛋白的四個(gè)亞基 二 亞基間的結(jié)合力 疏水作用氫鍵離子鍵范德華力 亞基間的締合是熵能所驅(qū)動(dòng)的 從亞基到蛋白質(zhì)的過(guò)程是熵能減少的過(guò)程 形成寡聚體傾向與蛋白質(zhì)中疏水氨基酸殘基的含量有關(guān) 這些蛋白質(zhì)有大約30 以上的疏水氨基酸殘基 亞基締合的驅(qū)動(dòng)力主要是疏水作用 因亞基間緊密接觸的界面存在極性相互作用和疏水作用 相互作用的表面具有極性基團(tuán)和疏水基團(tuán)的互補(bǔ)排列 亞基締合的專(zhuān)一性則由相互作用的表面上的極性基團(tuán)之間的氫鍵和離子鍵提供 三 四級(jí)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性1 四級(jí)結(jié)構(gòu)的形成特點(diǎn) 一般規(guī)律是相似結(jié)構(gòu)和功能的亞單位聚集在一起完成一個(gè)共同的功能 所以相似或相同的亞基之間存在著對(duì)稱(chēng)因素 因而構(gòu)成的四級(jí)結(jié)構(gòu)基本上都具有對(duì)稱(chēng)性 這是四級(jí)結(jié)構(gòu)空間構(gòu)象上的一個(gè)重要特征和性質(zhì) 2 概念 對(duì)稱(chēng)動(dòng)作 一個(gè)物體的對(duì)稱(chēng)性質(zhì)是有那些是物體與自身重合的空間操作所決定的 這些操作被稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)動(dòng)作 不對(duì)稱(chēng)物體 只有旋轉(zhuǎn)360o才能與自身重合的物體稱(chēng)不對(duì)稱(chēng)物體 軸次 flod 旋轉(zhuǎn)360o物體與自身重合的次數(shù)稱(chēng)為軸次 n 旋轉(zhuǎn)角度 旋轉(zhuǎn)角度 360o 軸次 環(huán)狀點(diǎn)群對(duì)稱(chēng) Cn只含一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸的聚集體稱(chēng)環(huán)狀點(diǎn)群對(duì)稱(chēng) C2 C3 6 二面體點(diǎn)群對(duì)稱(chēng) Dn由兩個(gè)環(huán)狀點(diǎn)群對(duì)稱(chēng)的聚集體背靠背締合而成的聚集體稱(chēng)二面體點(diǎn)群對(duì)稱(chēng) 四級(jí)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型 環(huán)狀點(diǎn)群對(duì)稱(chēng) 二面體點(diǎn)群對(duì)稱(chēng) 煙草花葉病毒 螺旋對(duì)稱(chēng) 脊髓灰質(zhì)炎病毒外殼蛋白 二十面體旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng) 四 球蛋白聚合成四級(jí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性 1 執(zhí)行更復(fù)雜的功能 2 通過(guò)亞基間的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)其活性調(diào)節(jié) 3 四級(jí)結(jié)構(gòu)可以把中間代謝途徑中的各種酶分子集合在一起 以提高催化效率 避免中間產(chǎn)物的浪費(fèi) 4 可以具有一定的幾何形狀 如細(xì)菌鞭毛的微管蛋白 5 可以適當(dāng)降低溶液的滲透壓 CRT M 第六節(jié)蛋白質(zhì)的變性和折疊一 蛋白質(zhì)的變性 一 概念1 蛋白質(zhì)變性 denaturation 在理化因素作用下 蛋白質(zhì)分子內(nèi)的非共價(jià)鍵被破壞天然構(gòu)象發(fā)生變化 引起蛋白質(zhì)理化性質(zhì)和活性的改變 2 變性本質(zhì) 空間構(gòu)象的改變或破壞 不涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變和肽鍵鍵斷裂 牛胰RNase變性一復(fù)性實(shí)驗(yàn) 124個(gè)a a殘基4個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵 分子量 12600 8M尿素 硫基乙醇 變性 失活 透析后構(gòu)象恢復(fù) 活性恢復(fù)95 以上 而二硫鍵正確復(fù)性的概率是1 105 二 變性因素兩大類(lèi) 化學(xué)因素 酸 堿 有機(jī)溶劑 表面活性劑 尿素 鹽酸胍 三氯乙酸 磷鎢酸 水楊酸等 物理因素 熱 60 70 紫外光 超聲波 x射線 高壓 表面張力 劇烈振蕩 攪拌 研磨 三 各種變性因素對(duì)蛋白質(zhì)構(gòu)象的影響1 溫度 1 熱變性 50 60 一定時(shí)間 次級(jí)鍵破壞 二硫鍵斷裂 交換 多數(shù)不可逆 2 冷鈍化 大多數(shù)是可逆的 有些酶的冷鈍化是不可逆的 是由于低溫使酶亞基解聚 2 酸堿的影響 同種電荷相斥 破壞了鹽鍵 不同蛋白質(zhì)PI不同 對(duì)酸堿穩(wěn)定性不同 3 尿素和鹽酸胍的影響 與蛋白質(zhì)生成氫鍵的能力比水分子強(qiáng) 通過(guò)破壞蛋白質(zhì)分子內(nèi)的氫鍵而使蛋白質(zhì)變性 4 表面活性劑的影響 SDS 十二烷基磺酸鈉 的影響 疏水烴鏈與肽鏈?zhǔn)杷畢^(qū)作用 使肽鏈伸展 亞基解聚而變性 1 4gSDS 蛋白質(zhì)g 5 有機(jī)溶劑的影響 可能影響靜電力 氫鍵和疏水作用 從而阿導(dǎo)致構(gòu)象變化 主要表現(xiàn)是螺旋度增加 四 變性現(xiàn)象1 物理性質(zhì)的改變 溶解度降低 球狀蛋白質(zhì)的不對(duì)稱(chēng)性增加 粘度增加 擴(kuò)散系數(shù)降低 某些蛋白質(zhì)不能夠再形成結(jié)晶 2 化學(xué)性質(zhì)的改變變性后分子結(jié)構(gòu)松散 易被水解 變性蛋白易消化 蛋白質(zhì)變性后親水基團(tuán)被掩埋 失去水膜容易沉淀 但若溶液pH與蛋白質(zhì)的pI差別較大 蛋白質(zhì)仍不易沉淀 變性后肽鏈從折疊變成伸展 易被酶降解 3 生物活性的改變抗原性改變 生物活性喪失 如 酶失去催化活性 激素蛋白失去生理調(diào)節(jié)作用 抗體失去與抗原特異結(jié)合的能力 五 可逆變性和不可逆變性可逆變性 除去變性因素之后 在適當(dāng)?shù)臈l件下 蛋白質(zhì)構(gòu)象可以由變性態(tài)恢復(fù)到天然態(tài)稱(chēng)可逆變性 不可逆變性 除去變性因素后 蛋白質(zhì)構(gòu)象不能由變性態(tài)恢復(fù)到天然態(tài)稱(chēng)可逆變性 六 蛋白質(zhì)變性過(guò)程N(yùn) U 七 蛋白質(zhì)的復(fù)性當(dāng)無(wú)活性的伸展的蛋白質(zhì)進(jìn)入有利于折疊的最適環(huán)境里 則伸展的肽鏈就會(huì)自動(dòng)折疊成天然的折疊態(tài) 并恢復(fù)全部的活性 稱(chēng)復(fù)性 八 變性的預(yù)防和利用預(yù)防變性 制備和保存酶制劑 及其他蛋白質(zhì)制劑時(shí)需要保持蛋白質(zhì)天然構(gòu)象 防止變性因素的影響 變性的利用 高溫消毒 紫外線殺菌 75 酒精消毒 對(duì)所需熱穩(wěn)定蛋白 可加熱除雜蛋白 二 多肽鏈折疊 一 氨基酸順序決定蛋白質(zhì)的三極結(jié)構(gòu)1 短程順序 相鄰的氨基酸順序 決定蛋白質(zhì)的二極結(jié)構(gòu) 2 長(zhǎng)程順序 相距一定距離的氨基酸順序 二 氨基酸順序決定三級(jí)結(jié)構(gòu)的證據(jù)1 同源蛋白質(zhì)的不變殘基總是出現(xiàn)在肽鏈的特異部位 拐彎處 酶的活性中心或輔基的結(jié)合部位 2 核糖核酸酶的變性和復(fù)性實(shí)驗(yàn)證明空間結(jié)構(gòu)決定氨基酸順序 3 三級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈上的單鍵的旋轉(zhuǎn)自由度受個(gè)種因素限制的結(jié)果 1 肽平面的性質(zhì) 2 兩面角 3 正負(fù)電荷R基的數(shù)目和位置 4 疏水基和親水基數(shù)目和位置 5 溶劑及溶質(zhì)對(duì)R的影響 6 R彼此之間的影響 三 肽鏈按步驟折疊三個(gè)階段 成核 擠壓效應(yīng)或疏水作用 折卷 形成超二級(jí)結(jié)構(gòu)的集合體 凝集 集合體在原子水平上凝集 形成致密的三級(jí)結(jié)構(gòu) 模擬的折疊途徑通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬一個(gè)36個(gè)殘基亞結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)的折疊途徑 該過(guò)程以無(wú)規(guī)卷曲的肽鏈和它周?chē)?000個(gè)水分子組成的虛擬 水箱 開(kāi)始 在無(wú)數(shù)種可能性中 對(duì)到達(dá)最終結(jié)構(gòu)最有可能采取的途徑做圖時(shí) 考慮了肽鏈的分子運(yùn)動(dòng)和水分子的效果 模擬折疊發(fā)生的理論時(shí)間跨度為1 s然而 計(jì)算卻需要在兩臺(tái)Cray計(jì)算機(jī)上進(jìn)行5億個(gè)整合步驟 每臺(tái)連續(xù)運(yùn)行兩個(gè)月 四 折疊過(guò)程的能量變化熱力學(xué)將蛋白質(zhì)折疊描述為一個(gè)自由能漏斗漏斗頂端 構(gòu)象數(shù)多 構(gòu)象熵較高 天然構(gòu)象少部分存在 隨著折疊進(jìn)行 沿漏斗向下熱力學(xué)途徑減少了存在的構(gòu)象數(shù) 熵值降低 天然構(gòu)象蛋白質(zhì)數(shù)量增多 自由能降低 漏斗兩側(cè)的凹陷代表亞穩(wěn)定的折疊中間體 在某種情況下可能減慢折疊過(guò)程 螺