蛋白質分子中的超二級結構

1、會計學1蛋白質分子中的超二級結構蛋白質分子中的超二級結構(1) 蛋白質的構象（蛋白質的構象（conformation）(2) 多肽鏈折疊的空間限制因素多肽鏈折疊的空間限制因素肽平面和二面角肽平面和二面角基團間的相互作用基團間的相互作用水分子的作用水分子的作用(3) (3) 穩(wěn)定蛋白質構象的作用力穩(wěn)定蛋白質構象的作用力亞基亞基四級結構四級結構 -折疊片折疊片 -螺旋體螺旋體三級三級結構結構 松散肽段松散肽段 二面角二面角 兩相鄰酰胺平面之間，能以共同的兩相鄰酰胺平面之間，能以共同的C為定點而旋轉，繞為定點而旋轉，繞C-N鍵旋轉的角度稱鍵旋轉的角度稱角，繞角，繞C-C鍵旋轉的角度稱鍵旋轉的角度稱角

2、。角。和和稱稱作二面角，亦稱構象角。作二面角，亦稱構象角。-碳原子碳原子酰胺平面酰胺平面=1800，=1800=00，=00的多肽主鏈構象的多肽主鏈構象酰胺平面酰胺平面=00，=00側鏈側鏈非鍵合原子非鍵合原子接觸半徑接觸半徑特征特征：1 1、 每隔每隔3.63.6個個AAAA殘基螺旋殘基螺旋上升一圈，螺距上升一圈，螺距0.54nm;0.54nm; 2 、 螺旋體中所有氨基酸殘螺旋體中所有氨基酸殘基側鏈都伸向外側，鏈中的全部基側鏈都伸向外側，鏈中的全部C=0 和和N-H幾乎都平行于螺旋幾乎都平行于螺旋軸軸; 3、每個氨基酸殘基的、每個氨基酸殘基的N-H與前面第四個氨基酸殘基的與前面第四個氨基酸

3、殘基的C=0形成氫鍵，肽鏈上所有的肽鍵都形成氫鍵，肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形成。參與氫鍵的形成。形成因素形成因素：與組成和排列順與組成和排列順序直接相關。序直接相關。多態(tài)性多態(tài)性：多數(shù)為右手（較穩(wěn)定）多數(shù)為右手（較穩(wěn)定），亦有少數(shù)左手螺旋存在（不穩(wěn)，亦有少數(shù)左手螺旋存在（不穩(wěn)定定）特征特征：兩條或多兩條或多條伸展的多肽鏈條伸展的多肽鏈（或一條多肽鏈（或一條多肽鏈的若干肽段）側的若干肽段）側向集聚，通過相向集聚，通過相鄰肽鏈主鏈上的鄰肽鏈主鏈上的N-HN-H與與C=OC=O之間有之間有規(guī)則的氫鍵，形規(guī)則的氫鍵，形成鋸齒狀片層結成鋸齒狀片層結構，即構，即折疊折疊片。片。類別：平行類別：平行 反

4、平行反平行特 征特 征 ： 多 肽多 肽鏈 中 氨 基 酸鏈 中 氨 基 酸殘基殘基n n的羰基的羰基上 的 氧 與 殘上 的 氧 與 殘基（基（n+3n+3）的）的氮 原 上 的 氫氮 原 上 的 氫之 間 形 成 氫之 間 形 成 氫鍵 ， 肽 鍵 回鍵 ， 肽 鍵 回折折1801800 0 。 無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲細胞色素細胞色素C的三級結構的三級結構 Helix parallel pleated sheet antiparallel pleated sheetThe doubly wound topologyPDB code 9LDBUp-down Bundle1HCI Triple-

5、helix coiled coil alpha-actinin 1JR8 Alpha solenoid Orthogonal Bundle Alpha/alpha barrel 1PPR 1R3J 1KWF Hydrolase Barrel SolenoidAll Beta TopologyBeta sandwiches:Fatty acid binding proteinPDB code: 1IFBClosed Beta BarrelPDB file: 2PORTrefoil Sandwich 1B2P（Sugar binding protein）1RG8 1JK41OBOAll-alpha

6、 proteinCoiled-coil proteinAll-beta proteinAlpha-beta proteinmembrane protein 多肽鍵在二級結構的基礎上，通過側鏈基團的相互多肽鍵在二級結構的基礎上，通過側鏈基團的相互作用進一步卷曲折疊，借助次級鍵維系使作用進一步卷曲折疊，借助次級鍵維系使螺旋、螺旋、折疊片、折疊片、轉角等二級結構相互配置而轉角等二級結構相互配置而形成特定的構象形成特定的構象。三級結構的形成使肽鏈中所有的原子都達到空間上的。三級結構的形成使肽鏈中所有的原子都達到空間上的重新排布。重新排布。 實例：實例：肌紅蛋白肌紅蛋白 核糖核酸酶核糖核酸酶多肽鏈多肽鏈

7、四級結構是指由相同或不同的稱作亞基（四級結構是指由相同或不同的稱作亞基（subunitsubunit）的亞單位按照一定排布方式聚合而成的蛋白質結構，維持的亞單位按照一定排布方式聚合而成的蛋白質結構，維持四級結構穩(wěn)定的作用力主要是疏水鍵、離子鍵、氫鍵、范四級結構穩(wěn)定的作用力主要是疏水鍵、離子鍵、氫鍵、范得華力等次級鍵。亞基本身都具有球狀三級結構，一般只得華力等次級鍵。亞基本身都具有球狀三級結構，一般只包含一條多肽鏈，也有的由二條或二條以上由二硫鍵連接包含一條多肽鏈，也有的由二條或二條以上由二硫鍵連接的肽鏈組成。的肽鏈組成。 實例：實例：血紅蛋白血紅蛋白 煙草花葉病毒的外殼蛋白四級結構煙草花葉病毒

8、的外殼蛋白四級結構（三）蛋白質構象改變與疾?。ㄈ┑鞍踪|構象改變與疾病 蛋白質構象疾?。喝舻鞍踪|的折疊發(fā)生蛋白質構象疾?。喝舻鞍踪|的折疊發(fā)生錯誤，盡管其一級結構不變，但蛋白質的構錯誤，盡管其一級結構不變，但蛋白質的構象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴重時可導象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴重時可導致疾病發(fā)生。致疾病發(fā)生。蛋白質構象改變導致疾病的機理：有些蛋蛋白質構象改變導致疾病的機理：有些蛋白質錯誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解白質錯誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質淀粉樣纖維沉淀的病理改變。為蛋白質淀粉樣纖維

9、沉淀的病理改變。這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。瘋牛病中的蛋白質構象改變瘋牛病中的蛋白質構象改變瘋牛病是由朊病毒蛋白瘋牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一組人和動物神經(jīng)退行性病變。引起的一組人和動物神經(jīng)退行性病變。正常的正常的PrP富含富含-螺旋，稱為螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質的作用下可轉變成全在某種未知蛋白質的作用下可轉變成全為為-折疊的折疊的PrPsc，從而致病。，從而致病。PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折疊折疊正常正常瘋牛病瘋牛病(1) 蛋白質的構象（蛋白質的構象（conformation）(2) 多肽鏈折疊的空間限制因素多肽鏈折疊的空間限制因素肽平面和二面角肽平面和二面角基團間的相互作用基團間的相互作用水分子的作用水分子的作用(3) (3) 穩(wěn)定蛋白質構象的作用力穩(wěn)定蛋白質構象的作用力亞基亞基四級結構四級結構 -折疊片折疊片 -螺旋體螺旋體三級三級結構結構 松散肽段松散肽段The doubly wound topologyPDB code 9LDB 瘋牛病中的蛋白質構象改變瘋牛病中的蛋白質構象改變瘋牛病是由朊病毒蛋白瘋牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)