4蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)3ppt課件

1、n 體外折疊研究：體外折疊研究：n 如：變性和復(fù)性如：變性和復(fù)性n 體內(nèi)折疊研究：體內(nèi)折疊研究：n 新生肽鏈折疊新生肽鏈折疊第八節(jié)第八節(jié) 蛋白折疊蛋白折疊一一 蛋白折疊的機(jī)制及途徑蛋白折疊的機(jī)制及途徑: 未折疊蛋白未折疊蛋白U快快 折疊中間體折疊中間體 慢慢 成熟蛋白成熟蛋白N）（一）（一） 蛋白折疊的起始：自由能降低過程，為自發(fā)性蛋白折疊的起始：自由能降低過程，為自發(fā)性二級(jí)結(jié)構(gòu)的形成：首先形成一些忽隱忽現(xiàn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)的形成：首先形成一些忽隱忽現(xiàn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。 證據(jù)來源于蛋白復(fù)性實(shí)驗(yàn)證據(jù)來源于蛋白復(fù)性實(shí)驗(yàn)(二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu) 構(gòu)成構(gòu)成18ms，三級(jí)結(jié)構(gòu)形成，三級(jí)結(jié)構(gòu)形成100500s )疏

2、水塌縮疏水塌縮: 蛋白折疊起始緣于疏水力的作用和溶劑擠壓效應(yīng)蛋白折疊起始緣于疏水力的作用和溶劑擠壓效應(yīng) (hydrophobic collapse有可能先于二級(jí)結(jié)構(gòu)有可能先于二級(jí)結(jié)構(gòu))特殊結(jié)構(gòu)特殊結(jié)構(gòu): 二硫鍵等二硫鍵等(存在張力存在張力)（二折疊中間態(tài)：（二折疊中間態(tài)： 熔球態(tài)熔球態(tài)(molten globule state): 具有與天然肽一樣的類似緊密程度具有與天然肽一樣的類似緊密程度 二級(jí)結(jié)構(gòu)形成，但三級(jí)結(jié)構(gòu)未成形二級(jí)結(jié)構(gòu)形成，但三級(jí)結(jié)構(gòu)未成形 比天然肽具有更多的疏水表面比天然肽具有更多的疏水表面前熔球態(tài)前熔球態(tài)(pro-molten globule state): 比熔球態(tài)松散的結(jié)構(gòu)

3、形態(tài)稱為比熔球態(tài)松散的結(jié)構(gòu)形態(tài)稱為“前熔球態(tài)前熔球態(tài)” 用用cytc 為實(shí)驗(yàn)對(duì)象觀察到在低離子強(qiáng)度下分為實(shí)驗(yàn)對(duì)象觀察到在低離子強(qiáng)度下分子的緊密程度比熔球態(tài)弱，幾乎所有在天然態(tài)中子的緊密程度比熔球態(tài)弱，幾乎所有在天然態(tài)中存在的螺旋區(qū)域仍停留于二級(jí)結(jié)構(gòu)狀態(tài)。這種結(jié)存在的螺旋區(qū)域仍停留于二級(jí)結(jié)構(gòu)狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)形態(tài)即為前熔球態(tài)構(gòu)形態(tài)即為前熔球態(tài) 熔球態(tài)熔球態(tài)（三）（三） 蛋白質(zhì)折疊的限速步驟：蛋白質(zhì)折疊的限速步驟：n蛋白質(zhì)的天然構(gòu)象一般是熱力學(xué)上最穩(wěn)定的構(gòu)象蛋白質(zhì)的天然構(gòu)象一般是熱力學(xué)上最穩(wěn)定的構(gòu)象n在熱力學(xué)上最穩(wěn)定的構(gòu)象，不一定是動(dòng)力學(xué)上容易達(dá)到的在熱力學(xué)上最穩(wěn)定的構(gòu)象，不一定是動(dòng)力學(xué)上容易達(dá)到的構(gòu)

4、象構(gòu)象 n限速步驟：限速步驟：n 二硫鍵的形成二硫鍵的形成n Pro的順反異構(gòu)化過程的順反異構(gòu)化過程ABN）U能量能量折疊過程折疊過程 二 蛋白折疊及裝配過程中的輔助因子 （一） 分子伴侶 (molecular chaperones)：Ellis 提出：把一類在細(xì)胞中幫助新生肽鏈正確折疊,而 本身不是最終功能蛋白分子的組成部分的蛋白 分子稱為分子伴侶進(jìn)化上十分保守的蛋白，在真核及原核細(xì)胞中分布廣與酶不同: (1) 對(duì)靶蛋白不具有高度專一性 (2) 不具有高效性 (3) 有時(shí)只是阻止肽鏈的錯(cuò)誤折疊， 而不促進(jìn)折疊 nucleoplasmin（二）（二） 分子伴侶的種類：分子伴侶的種類：目前發(fā)現(xiàn)的

5、絕大多數(shù)分子伴侶都是蛋白質(zhì)，并目前發(fā)現(xiàn)的絕大多數(shù)分子伴侶都是蛋白質(zhì)，并且基本歸屬于四個(gè)保守的蛋白質(zhì)家族：且基本歸屬于四個(gè)保守的蛋白質(zhì)家族： (1) nucleoplasmin家族：介導(dǎo)核酸和蛋白的家族：介導(dǎo)核酸和蛋白的裝配裝配 (2) chaperonin家族家族 (Hsp60, heat shock protein ) ： 在細(xì)菌、線粒體、質(zhì)體中發(fā)現(xiàn)的一類序在細(xì)菌、線粒體、質(zhì)體中發(fā)現(xiàn)的一類序列同源的分子伴侶，分子量為列同源的分子伴侶，分子量為60,000(60kDa)的熱休克蛋白。包括：的熱休克蛋白。包括： GroEL/ GroES ：細(xì)菌中：細(xì)菌中Hsp60，和蛋白，和蛋白折疊、分泌有關(guān)折

6、疊、分泌有關(guān) RuSBP：葉綠體：葉綠體Rubisco亞基結(jié)合蛋白，亞基結(jié)合蛋白，協(xié)助協(xié)助 Rubisco亞基組裝。亞基組裝。 Hsp60： 線粒體中，直接參與蛋白折疊線粒體中，直接參與蛋白折疊 GroELGroES（3Stress-70(Hsp70):在所有物種中高度保守；單體在所有物種中高度保守；單體Mr=70,000所有成員都有一定的所有成員都有一定的ATP酶活性，幫助從靶蛋白上釋放酶活性，幫助從靶蛋白上釋放功能：功能： 識(shí)別未折疊或錯(cuò)誤折疊的蛋白并以單體形式與其結(jié)合，識(shí)別未折疊或錯(cuò)誤折疊的蛋白并以單體形式與其結(jié)合，在在ATP存在下，幫助正確折疊存在下，幫助正確折疊 此外，細(xì)胞質(zhì)中的此外

7、，細(xì)胞質(zhì)中的Hsp70能與核糖體上正在合成的新能與核糖體上正在合成的新生肽鏈結(jié)合，使多肽以完全伸展的狀態(tài)進(jìn)行跨膜運(yùn)輸。生肽鏈結(jié)合，使多肽以完全伸展的狀態(tài)進(jìn)行跨膜運(yùn)輸。Stress-70家族成員：家族成員：Dna k， Dna J （E. coli）; Bip （動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔）；（動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔）； Scs1P （酵母線粒體）（酵母線粒體） (4) Stress-90： 功能不十分清楚，一般只與少數(shù)幾種底物蛋白作用，如：功能不十分清楚，一般只與少數(shù)幾種底物蛋白作用，如：幾種蛋白激酶，鈣調(diào)素等幾種蛋白激酶，鈣調(diào)素等 (5) 分子內(nèi)伴侶分子內(nèi)伴侶: 枯草桿菌的枯草桿菌的Ser蛋白酶胞外酶）蛋白

8、酶胞外酶） N 信號(hào)肽信號(hào)肽-前導(dǎo)肽前導(dǎo)肽77aa）-酶蛋白酶蛋白 C指導(dǎo)分泌指導(dǎo)分泌分子內(nèi)伴侶分子內(nèi)伴侶成熟蛋白成熟蛋白（三分子伴侶的功能（三分子伴侶的功能 穩(wěn)定新生肽鏈未折疊構(gòu)象，幫助新生肽鏈正確折疊穩(wěn)定新生肽鏈未折疊構(gòu)象，幫助新生肽鏈正確折疊 幫助寡聚蛋白亞基的正確組裝幫助寡聚蛋白亞基的正確組裝 維持蛋白處于可轉(zhuǎn)運(yùn)構(gòu)像，輔助跨膜運(yùn)輸維持蛋白處于可轉(zhuǎn)運(yùn)構(gòu)像，輔助跨膜運(yùn)輸 參與抗逆反應(yīng)參與抗逆反應(yīng) 個(gè)別分子伴侶兼有折疊酶的作用：個(gè)別分子伴侶兼有折疊酶的作用： 如：如：E. coli分子伴侶分子伴侶 觸發(fā)因子：脯氨酰異構(gòu)化酶觸發(fā)因子：脯氨酰異構(gòu)化酶 Dna J：催化二硫鍵氧化、復(fù)原：催化二硫鍵

9、氧化、復(fù)原 及異構(gòu)化及異構(gòu)化（四折疊酶（四折疊酶foldase）: 催化與蛋白折疊直接相關(guān)的、對(duì)形成功催化與蛋白折疊直接相關(guān)的、對(duì)形成功能構(gòu)象所必須的共價(jià)鍵變化的酶能構(gòu)象所必須的共價(jià)鍵變化的酶 1 PDI (protein disulfide isomerase，蛋白，蛋白二硫鍵異構(gòu)酶二硫鍵異構(gòu)酶) ：催化催化-s-s-反應(yīng)的酶，位于細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)管腔中，反應(yīng)的酶，位于細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)管腔中，Mr=58,000PDI是一個(gè)最為突出的多功能蛋白是一個(gè)最為突出的多功能蛋白: 二硫鍵異構(gòu)酶：巰基氧化、二硫鍵還原和二硫鍵異構(gòu)酶：巰基氧化、二硫鍵還原和二硫鍵交換二硫鍵交換 四聚體四聚體Pro-4-羥化酶的羥化

10、酶的( 22)的的亞基亞基 （防止（防止 亞基錯(cuò)誤折疊亞基錯(cuò)誤折疊) 微粒體內(nèi)甘油三脂轉(zhuǎn)移蛋白復(fù)合物微粒體內(nèi)甘油三脂轉(zhuǎn)移蛋白復(fù)合物(二亞基二亞基)的小亞基的小亞基 一種糖基化位點(diǎn)結(jié)合蛋白一種糖基化位點(diǎn)結(jié)合蛋白 具有分子具有分子伴侶的功能伴侶的功能 nPDI結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：n 為二聚體蛋白，每個(gè)單體有五個(gè)結(jié)構(gòu)為二聚體蛋白，每個(gè)單體有五個(gè)結(jié)構(gòu)域域c：低特異性多肽結(jié)：低特異性多肽結(jié)合位，分子伴侶功合位，分子伴侶功能能a 、a：二硫鍵異構(gòu)酶二硫鍵異構(gòu)酶活性部位活性部位a 、a：二硫鍵異構(gòu)酶二硫鍵異構(gòu)酶活性部位活性部位 核磁共振法核磁共振法NMR測(cè)定的測(cè)定的PDI結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域a和結(jié)構(gòu)域和結(jié)構(gòu)域b胱氨酸功能基

11、胱氨酸功能基2. 肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶 (peptidyl prolyl cis-trans isomerase ,PPI):n分布：具有PPIase活性的蛋白質(zhì)廣泛分布于各種生物體及各 n 種組織中n定位：多數(shù)定位于細(xì)胞胞漿中，但也存在于其它細(xì)胞空間，如存在于E.coli的周質(zhì)間隙、紅色面包霉的線粒體基質(zhì)、酵母與果蠅和哺乳動(dòng)物細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。n分類：依照與免疫抑制劑的結(jié)合情況n 環(huán)孢霉素親和蛋白Cyclosporin）：環(huán)孢霉素A結(jié)合n FK結(jié)合蛋白FKBP）：FK506及那巴霉素rapamycin）n 可與它們結(jié)合并抑制其催化活性。n在在T細(xì)胞中：細(xì)胞中：PPIase起抑

12、制起抑制T淋巴細(xì)胞功能的生理作用。淋巴細(xì)胞功能的生理作用。 基本作用：基本作用： 是催化蛋白質(zhì)折疊的起始過程及其是催化蛋白質(zhì)折疊的起始過程及其Pro順反異順反異n 構(gòu)化的酶。構(gòu)化的酶。n 通過非共價(jià)鍵方式穩(wěn)定扭曲的酰胺過渡態(tài)而催化肽通過非共價(jià)鍵方式穩(wěn)定扭曲的酰胺過渡態(tài)而催化肽?；滨；；滨；鵛-Pro間的順式與反式的相互轉(zhuǎn)變。間的順式與反式的相互轉(zhuǎn)變。n 例如，在碳酸酐酶的折疊中，例如，在碳酸酐酶的折疊中，PPIase一方面在其早期一方面在其早期中間體的形成過程中起分子伴侶的作用阻止不正確的凝中間體的形成過程中起分子伴侶的作用阻止不正確的凝聚），另一方面在折疊的較晚時(shí)期發(fā)揮以上催化活性

13、聚），另一方面在折疊的較晚時(shí)期發(fā)揮以上催化活性 三三 蛋白質(zhì)折疊的研究方法及思路蛋白質(zhì)折疊的研究方法及思路（一研究思路：（一研究思路： 1. 小肽在水溶液中的構(gòu)象及其轉(zhuǎn)變：小肽在水溶液中的構(gòu)象及其轉(zhuǎn)變： 天然小肽，蛋白質(zhì)同源片段的溶液構(gòu)象天然小肽，蛋白質(zhì)同源片段的溶液構(gòu)象 2. 變性蛋白的復(fù)性：變性蛋白的復(fù)性： 將蛋白質(zhì)變性，觀察復(fù)性過程中蛋白質(zhì)的折疊將蛋白質(zhì)變性，觀察復(fù)性過程中蛋白質(zhì)的折疊 3. 合成不同長(zhǎng)度的新生肽片斷：合成不同長(zhǎng)度的新生肽片斷： 在不同的階段終止正在核糖體上合成的蛋白在不同的階段終止正在核糖體上合成的蛋白質(zhì)肽鏈，從而得到一系列不同長(zhǎng)度的肽片斷都質(zhì)肽鏈，從而得到一系列不同長(zhǎng)

14、度的肽片斷都是以是以N-端開頭），然后觀察他們的折疊過程。端開頭），然后觀察他們的折疊過程。 （二研究方法：（二研究方法：n快速動(dòng)力學(xué)方法與蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)研究方法相結(jié)合，捕捉快速動(dòng)力學(xué)方法與蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)研究方法相結(jié)合，捕捉n 蛋白質(zhì)折疊的中間狀態(tài)，拼出折疊過程蛋白質(zhì)折疊的中間狀態(tài)，拼出折疊過程 n快速動(dòng)力學(xué)方法：停流法快速動(dòng)力學(xué)方法：停流法stopped flow）n 溫度躍遷法溫度躍遷法temperature jump）n 超快光譜法等超快光譜法等 n蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)研究方法：蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)研究方法：n 熒光譜，圓二色譜，氫同位素交換，核熒光譜，圓二色譜，氫同位素交換，核(順順)磁共振，磁共

15、振，激光拉曼譜，付立葉紅外光譜激光拉曼譜，付立葉紅外光譜FTIR等等第九節(jié)第九節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)一、基本概念：一、基本概念：一般指找出蛋白質(zhì)主鏈上一般指找出蛋白質(zhì)主鏈上-和和-折疊折疊片的位置。廣義上說，是計(jì)算或找出每個(gè)殘片的位置。廣義上說，是計(jì)算或找出每個(gè)殘基所采取的空間構(gòu)象基所采取的空間構(gòu)象二、二級(jí)結(jié)構(gòu)的描述：二、二級(jí)結(jié)構(gòu)的描述：. 根據(jù)根據(jù) 和和角與殘基構(gòu)象狀態(tài)：角與殘基構(gòu)象狀態(tài)：將將 =-57 和和 = -47 為為-螺旋螺旋 =-140 和和 = 為為-折疊片折疊片 非規(guī)則結(jié)構(gòu)為無(wú)規(guī)則卷曲非規(guī)則結(jié)構(gòu)為無(wú)規(guī)則卷曲2. 根據(jù)氫鍵類型分類：根據(jù)氫鍵類型分類：Kabsh和和Sa

16、nder等等1983年提出年提出根據(jù)：若蛋白質(zhì)骨架上第根據(jù)：若蛋白質(zhì)骨架上第i個(gè)殘基與第個(gè)殘基與第i+1個(gè)殘基之間個(gè)殘基之間形成氫鍵，則定義為形成氫鍵，則定義為 “n-回折回折” 。 如果僅有一個(gè)如果僅有一個(gè)n-回折，則定義為回折，則定義為-轉(zhuǎn)角；轉(zhuǎn)角； 若有若有2個(gè)個(gè)n-回折，則定義為回折，則定義為-螺旋；螺旋； 若兩個(gè)肽片段之間連續(xù)若兩個(gè)肽片段之間連續(xù)3個(gè)氨基酸殘基有至少個(gè)氨基酸殘基有至少兩個(gè)氫兩個(gè)氫 鍵，則定義為鍵，則定義為-折疊折疊3. 根據(jù)微分幾何和模式識(shí)別理論根據(jù)微分幾何和模式識(shí)別理論 將肽鏈骨架看作是一條三維空間曲線，曲線的幾將肽鏈骨架看作是一條三維空間曲線，曲線的幾何形狀由撓率

17、和曲率兩個(gè)參數(shù)描述。何形狀由撓率和曲率兩個(gè)參數(shù)描述。 -螺旋的撓螺旋的撓率和曲率為不變的正值；而率和曲率為不變的正值；而-折疊有零值撓率和折疊有零值撓率和曲率。曲率。三三 二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法：二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法：（一（一Chou-Fasman法：法：1974年提出，基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的預(yù)測(cè)方法，簡(jiǎn)單，較準(zhǔn)年提出，基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的預(yù)測(cè)方法，簡(jiǎn)單，較準(zhǔn)確確原理：原理： 統(tǒng)計(jì)了統(tǒng)計(jì)了29個(gè)已知個(gè)已知X-ray晶體結(jié)構(gòu)蛋白中晶體結(jié)構(gòu)蛋白中4741aa殘基在殘基在-helix、-sheet、-turn和和coil 中出現(xiàn)的頻率，調(diào)整后得到中出現(xiàn)的頻率，調(diào)整后得到20種種aa形成各種形成各種二級(jí)結(jié)構(gòu)的傾向因子，分別記作：

18、二級(jí)結(jié)構(gòu)的傾向因子，分別記作： P 、 P 、 Pt 、 PC 。 由于每種氨基酸在由于每種氨基酸在-turn的四個(gè)殘基處傾的四個(gè)殘基處傾向性不同，因此還測(cè)定了各自的傾向因子：向性不同，因此還測(cè)定了各自的傾向因子：f i、 f i +1 、 f i +2 、 f i +3n 預(yù)測(cè)原則：預(yù)測(cè)原則： 氨基酸序列中若連續(xù)氨基酸序列中若連續(xù)6 6個(gè)殘基中有個(gè)殘基中有4 4個(gè)易于形成個(gè)易于形成-helix-helix，則被看作是螺旋的起始，然后向兩側(cè)擴(kuò)展到有破壞則被看作是螺旋的起始，然后向兩側(cè)擴(kuò)展到有破壞- -helixhelix的的4 4肽為止。任何長(zhǎng)于肽為止。任何長(zhǎng)于6aa6aa肽片斷，構(gòu)成肽片斷，

19、構(gòu)成-helix-helix的的傾向因子傾向因子 P P 1.03, P 1.03, P P P 預(yù)測(cè)為預(yù)測(cè)為- -helixhelix 若連續(xù)若連續(xù)3 3個(gè)，或個(gè)，或5 5個(gè)中有個(gè)中有3 3個(gè)殘基利于形成個(gè)殘基利于形成-sheet-sheet，則被，則被看作是折疊片的起始，然后向兩側(cè)擴(kuò)展到有破壞看作是折疊片的起始，然后向兩側(cè)擴(kuò)展到有破壞-sheet-sheet的的4 4肽為止。任何長(zhǎng)于肽為止。任何長(zhǎng)于6aa6aa肽片斷，肽片斷， P P 1.05 1.05，P P P P 預(yù)測(cè)為預(yù)測(cè)為-sheet-sheet 轉(zhuǎn)角形成的概率轉(zhuǎn)角形成的概率: Pf = f i : Pf = f i f i +

20、1 f i +1 f i +2 f i +2 f i +3 f i +3 0.75 0.75 10 -410 -4 且：形成轉(zhuǎn)角的平均傾向因子且：形成轉(zhuǎn)角的平均傾向因子 Pt Pt 1.001.00， P P P P P P 預(yù)測(cè)為預(yù)測(cè)為-turn -turn （二（二GOR法：法：nGarnier 和和 Robson 提出，基于信息理論提出，基于信息理論n基本理論依據(jù)：基本理論依據(jù)：n 將肽鏈上一連串的將肽鏈上一連串的R基側(cè)鏈看作是一種信息?；鶄?cè)鏈看作是一種信息。n x aa的構(gòu)象狀態(tài)，的構(gòu)象狀態(tài)，y 代表某種特定的代表某種特定的aan P(x/y) y出現(xiàn)后出現(xiàn)后x出現(xiàn)的概率，出現(xiàn)的概率，

21、P(x) x自身出現(xiàn)的概自身出現(xiàn)的概率率n那么：那么： y在出現(xiàn)在出現(xiàn)x中提供的信息可表示為：中提供的信息可表示為：n I (x,y) = log P(x/y) / P(x) n假設(shè)：假設(shè)： y對(duì)對(duì)x無(wú)影響，那么無(wú)影響，那么 P(x/y) =P(x) ，并且，并且I (x,y) =0n y有利于有利于x的產(chǎn)生，那么的產(chǎn)生，那么 P(x/y) P(x)， I (x,y) 0n y不利于不利于x的產(chǎn)生，那么的產(chǎn)生，那么 P(x/y) P(x)，I (x,y) 0n若若y較復(fù)雜，分成若干個(gè)相關(guān)聯(lián)或獨(dú)立的事件，則其信息分較復(fù)雜，分成若干個(gè)相關(guān)聯(lián)或獨(dú)立的事件，則其信息分解方程擴(kuò)展為：解方程擴(kuò)展為：n I

22、 (x; y1, y2 , yn)= I (x; y1)+I(x; y2/y1) )+ I (x; y3/y1 , y2)+n + I (x; yn/y1 , y2 , yn-1)n 若若y1， yn都是獨(dú)立事件，則上式為各事件引起都是獨(dú)立事件，則上式為各事件引起信息的簡(jiǎn)單加和；若信息的簡(jiǎn)單加和；若y1， yn是相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜事件，如是相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜事件，如代表肽鏈的序列，則各個(gè)代表肽鏈的序列，則各個(gè)aa殘基之間是相互影響的。殘基之間是相互影響的。nX同樣可以分解為多種相關(guān)聯(lián)的事件，將得到極為復(fù)雜的同樣可以分解為多種相關(guān)聯(lián)的事件，將得到極為復(fù)雜的信息方程信息方程n從從76個(gè)蛋白中統(tǒng)計(jì)了個(gè)蛋白中

23、統(tǒng)計(jì)了12,757個(gè)個(gè)aa殘基，根據(jù)微分幾何二級(jí)殘基，根據(jù)微分幾何二級(jí)結(jié)構(gòu)分類法，將各種二級(jí)結(jié)構(gòu)描述為結(jié)構(gòu)分類法，將各種二級(jí)結(jié)構(gòu)描述為4種螺旋種螺旋H、折疊、折疊E、轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角T、無(wú)規(guī)卷曲、無(wú)規(guī)卷曲C)，對(duì)未知序列肽鏈預(yù)測(cè)的結(jié)果可達(dá)，對(duì)未知序列肽鏈預(yù)測(cè)的結(jié)果可達(dá)60 63%準(zhǔn)確率。準(zhǔn)確率。（三其它預(yù)測(cè)方法：（三其它預(yù)測(cè)方法： 基于蛋白質(zhì)同源性比較基于蛋白質(zhì)同源性比較 物理化學(xué)性質(zhì)：如殘基疏水性等物理化學(xué)性質(zhì)：如殘基疏水性等 能量計(jì)算能量計(jì)算(氨基酸在極性和非極性溶液中的轉(zhuǎn)移能）氨基酸在極性和非極性溶液中的轉(zhuǎn)移能） 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等準(zhǔn)確率：普通：準(zhǔn)確率：普通：5060% 高：高：708

24、0% 四四 蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)：蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)：n原理：熱力學(xué)方法，統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法，經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法原理：熱力學(xué)方法，統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法，經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法n統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法：統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法：n 模擬蛋白質(zhì)折疊過程中的協(xié)同特征及相變特征模擬蛋白質(zhì)折疊過程中的協(xié)同特征及相變特征n經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法：經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法：n 自一級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)二級(jí)，再按照一定的立體化學(xué)原理自一級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)二級(jí)，再按照一定的立體化學(xué)原理將二級(jí)結(jié)構(gòu)裝配成域，然后構(gòu)建三級(jí)結(jié)構(gòu)將二級(jí)結(jié)構(gòu)裝配成域，然后構(gòu)建三級(jí)結(jié)構(gòu)n熱力學(xué)方法：常用，包括分子力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)熱力學(xué)方法：常用，包括分子力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)n 從已知蛋白結(jié)構(gòu)或核磁共振實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出發(fā)從已知蛋白結(jié)構(gòu)或核磁共振實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

25、出發(fā)根據(jù)距根據(jù)距離幾何方法計(jì)算，或同源性比較得到粗結(jié)構(gòu)離幾何方法計(jì)算，或同源性比較得到粗結(jié)構(gòu)優(yōu)化和分子優(yōu)化和分子動(dòng)力學(xué)模擬得到精細(xì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模擬得到精細(xì)結(jié)構(gòu) 第十節(jié)第十節(jié) 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)一一 基本概念基本概念:寡聚蛋白寡聚蛋白(oligomer protein)：兩個(gè)或多個(gè)亞：兩個(gè)或多個(gè)亞基之間通過非共價(jià)鍵結(jié)合在一起基之間通過非共價(jià)鍵結(jié)合在一起多聚蛋白多聚蛋白(polymer protein) ：幾十個(gè)甚至上：幾十個(gè)甚至上千個(gè)亞基聚合千個(gè)亞基聚合亞基：蛋白質(zhì)的最小共價(jià)單位亞基：蛋白質(zhì)的最小共價(jià)單位 分子：具有完整功能的最小單位分子：具有完整功能的最小單位 原體原聚體）：最小的

26、重復(fù)性結(jié)構(gòu)單位原體原聚體）：最小的重復(fù)性結(jié)構(gòu)單位 同多聚蛋白：亞基同多聚蛋白：亞基=原體原體 例如：血紅蛋白分子例如：血紅蛋白分子(22）；原體）；原體（）；亞基）；亞基(或或）不是所有的蛋白都有四級(jí)結(jié)構(gòu)不是所有的蛋白都有四級(jí)結(jié)構(gòu)二二. 四級(jí)結(jié)構(gòu)的特性四級(jí)結(jié)構(gòu)的特性四級(jí)結(jié)構(gòu)研究?jī)?nèi)容：亞基的種類、數(shù)量及四級(jí)結(jié)構(gòu)研究?jī)?nèi)容：亞基的種類、數(shù)量及在寡聚蛋白中的空間排布及相互作用。在寡聚蛋白中的空間排布及相互作用。（不包括三級(jí)及其以下結(jié)構(gòu)描述）（不包括三級(jí)及其以下結(jié)構(gòu)描述）（一）（一） 亞基數(shù)目及種類：以偶數(shù)居多；種亞基數(shù)目及種類：以偶數(shù)居多；種類可相同或不同類可相同或不同（二）（二） 亞基排布與對(duì)稱性：

27、亞基排布與對(duì)稱性： 1 旋轉(zhuǎn)軸與對(duì)稱表示法：旋轉(zhuǎn)軸與對(duì)稱表示法： 基轉(zhuǎn)角（基轉(zhuǎn)角（） ：能使物體復(fù)原的最?。耗苁刮矬w復(fù)原的最小旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)角 旋轉(zhuǎn)軸軸次旋轉(zhuǎn)軸軸次n） ： n = 2 / 2 不對(duì)稱結(jié)構(gòu)：每個(gè)亞基與其相鄰亞基不對(duì)稱結(jié)構(gòu)：每個(gè)亞基與其相鄰亞基相互作用的方式在寡聚相互作用的方式在寡聚 蛋白中只出現(xiàn)一次?；?，蛋白中只出現(xiàn)一次?；?，只有旋轉(zhuǎn)只有旋轉(zhuǎn)360才能復(fù)才能復(fù) 原的物體。如：核小體中的組原的物體。如：核小體中的組蛋白八聚體；核糖體等蛋白八聚體；核糖體等 3 對(duì)稱結(jié)構(gòu)對(duì)稱結(jié)構(gòu): (1) 點(diǎn)群對(duì)稱點(diǎn)群對(duì)稱( point group symmetry) ： 循環(huán)對(duì)稱循環(huán)對(duì)稱Cn，cycl

28、ic symmetry ）：）： 亞基排布在圓圈上，呈平面幾何圖形亞基排布在圓圈上，呈平面幾何圖形二聚體：有二聚體：有C2對(duì)稱。每個(gè)亞基沿軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。每個(gè)亞基沿軸旋轉(zhuǎn)180（360 /2） 可與另一個(gè)亞基重合，例如固氮酶二組可與另一個(gè)亞基重合，例如固氮酶二組分的鐵分的鐵 蛋白，兩個(gè)亞基成對(duì)排列蛋白，兩個(gè)亞基成對(duì)排列三聚體：有三聚體：有C3對(duì)稱。每個(gè)亞基沿軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。每個(gè)亞基沿軸旋轉(zhuǎn)120（360 /3） 可與另一個(gè)亞基重合，例如細(xì)菌葉綠素可與另一個(gè)亞基重合，例如細(xì)菌葉綠素蛋白蛋白四聚體：有四聚體：有C4對(duì)稱。每個(gè)亞基沿軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。每個(gè)亞基沿軸旋轉(zhuǎn)90（360 /4） 可與另一個(gè)亞基重合，例如固氮酶的鐵可與另一個(gè)亞基重合，例如固氮酶的鐵鉬蛋白鉬蛋白C4對(duì)稱：對(duì)稱：C6對(duì)稱：對(duì)稱：n四聚體：有四聚體：有D2對(duì)稱。即四個(gè)亞基按正四面體對(duì)稱。即四個(gè)亞基按正四面體n 排布。排布。 例如血紅蛋白、乳酸脫氫酶等例如血紅蛋白、乳酸脫氫酶等n六聚體：有六聚體：有D3對(duì)稱。正三角形如對(duì)稱。正三角形如ATCasen 的的6