第二章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

1、第二章第二章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)提綱一、肽的結(jié)構(gòu)1. 肽的定義、分類和命名2. 寡肽的理化性質(zhì)二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)1. 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)2. 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)3. 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)4. 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)的折疊歷程與結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)1. 蛋白質(zhì)折疊的基本規(guī)律2. 蛋白質(zhì)折疊的歷程3. 與蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊相關(guān)的疾病4. 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)四、蛋白質(zhì)組及蛋白質(zhì)組學(xué) 肽就是氨基酸之間通過-氨基和-羧基縮合以酰胺鍵或肽鍵相連的聚合物，它包括寡肽、多肽和蛋白質(zhì)。 構(gòu)成肽的每一個(gè)氨基酸單位被稱為氨基酸殘基。各氨基酸殘基以肽鍵相連形成的鏈狀結(jié)構(gòu)被稱為肽鏈。肽的定義肽的定義 肽的命名和分類的主要依據(jù)是氨基酸殘基

2、的數(shù)目和組成。 肽的分類可根據(jù)氨基酸殘基的數(shù)目而直呼其為幾肽。例如，2個(gè)氨基酸形成的肽稱為二肽，3個(gè)氨基酸構(gòu)成的肽稱為三肽，以此類推。一般將210個(gè)氨基酸殘基組成的肽稱為寡肽，由1150個(gè)個(gè)氨基酸殘基組成的肽稱為多肽，由50個(gè)個(gè)以上的氨基酸殘基組成的肽通常被稱為蛋白質(zhì)。肽的分類和命名肽的分類和命名除了少數(shù)環(huán)狀肽鏈以外，其它肽鏈都含有不對(duì)稱的兩端：其中含有自由-氨基的一端被稱為氨基端或N端端，含有自由-羧基的一端稱為羧基端或C端端。肽的化學(xué)結(jié)構(gòu)與命名肽的化學(xué)結(jié)構(gòu)與命名非核糖體合成肽與核糖體合成肽非核糖體合成肽與核糖體合成肽（1）兩性兩性解離解離 肽也有等電點(diǎn)，其中小肽的pI的計(jì)算方法與氨基酸相似

3、，但復(fù)雜的寡肽只能與多肽和蛋白質(zhì)一樣不能計(jì)算，只能測(cè)定（如使用等電聚焦的手段）。（2）手性與旋光性手性與旋光性（3）雙縮脲反應(yīng)雙縮脲反應(yīng) 凡含有兩個(gè)肽鍵的肽含有與雙縮脲結(jié)構(gòu)相似的肽鍵（至少含有兩個(gè)肽鍵，故二肽不行），都能發(fā)生此反應(yīng)。（4）水解水解（5）具有特定的生物學(xué)功能具有特定的生物學(xué)功能寡肽的理化性質(zhì)寡肽的理化性質(zhì)1830年，Mulder 研究生物體在去除糖、脂和鹽等物質(zhì)以后剩余的成分。1838年，Berzelius 使用蛋白質(zhì)這個(gè)詞。希臘語中的“Proteins” 表示最重要的意思。蛋白質(zhì)是氨基酸的線性多聚物（51aa ）1958年，Watson提出“中心法則”：DNA RNA 蛋白質(zhì)（

4、信息流） DNA的功能在于其一級(jí)結(jié)構(gòu)；蛋白質(zhì)的功能在其三維結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的一般概念蛋白質(zhì)的一般概念 組成的多樣性 大小的多樣性 結(jié)構(gòu)的多樣性 功能的多樣性蛋白質(zhì)的多樣性蛋白質(zhì)的多樣性1.蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)- -一條或多條肽鏈一條或多條肽鏈 （1）一條多肽鏈-單體蛋白 （2）不止一條多肽鏈-寡聚蛋白 同源寡聚體-同種肽鏈 異源寡聚體-兩種或多種不同的肽鏈 血紅蛋白是一種異源四聚體：2條鏈，2條鏈。2. 蛋白質(zhì)可能含有非蛋白質(zhì)成分蛋白質(zhì)可能含有非蛋白質(zhì)成分 多肽鏈 +可能是輔助因子（金屬離子、輔酶或輔基），也可能是其他修飾。 例如，羧肽酶的輔助因子是Zn2+；乳酸脫氫酶的輔酶是輔酶I；血紅蛋白的輔基是血紅

5、素。蛋白質(zhì)組成的多樣性蛋白質(zhì)組成的多樣性蛋白質(zhì)可大可小蛋白質(zhì)可大可小胰島素- A鏈（21aa）、 B鏈（30aa），大小為5.7k大腸桿菌谷氨酰胺合成酶- 12個(gè)亞基組成，每一個(gè)亞基含有 468aa?？偞笮?00k。連接素（connectin)：大小為28 00k!連接素：大小為2 100k,長(zhǎng)達(dá) 1 000nm！蛋白質(zhì)大小的多樣性蛋白質(zhì)大小的多樣性蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性1.一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu) (1) : 獨(dú)特的氨基酸序列，由遺傳物質(zhì)決定。2.二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu) (2) :多肽鏈的主鏈骨架本身（不包括R基團(tuán)）在空間上有規(guī)律的折疊和盤繞，它是由氨基酸殘基非側(cè)鏈基團(tuán)之間的氫鍵決定的。3

6、.三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu) (3) :是指多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步盤繞、卷曲和折疊，形成主要通過氨基酸側(cè)鏈以次級(jí)鍵以及二硫鍵維系的完整的三維結(jié)構(gòu)。4.四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu) (4)具有兩條和兩條以上多肽鏈的寡聚蛋白質(zhì)或多聚蛋白質(zhì)才會(huì)有四級(jí)結(jié)構(gòu)。其內(nèi)容包括亞基的種類、數(shù)目、空間排布以及亞基之間的相互作用。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次蛋白質(zhì)的四個(gè)結(jié)構(gòu)層次蛋白質(zhì)的四個(gè)結(jié)構(gòu)層次 是蛋白質(zhì)的共價(jià)（肽鍵）結(jié)構(gòu) 對(duì)于每一種蛋白質(zhì)而言，都是獨(dú)特的。 由編碼它的基因的核苷酸序列決定。 是遺傳信息的一種形式。 書寫總是從N端到C端。 如胰島素A鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)是： Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys

7、-Thr-Ser-Ile-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)DNA: GGC ATT GTG GAA CAA TGC TGTmRNA: GGC AUU GUG GAA CAA UGC UGU蛋白質(zhì)蛋白質(zhì): Gly- Ile- Val- Glu Gln - Cys- Cys一種蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)由編碼一種蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)由編碼它的基因的核苷酸序列決定它的基因的核苷酸序列決定具有部分雙鍵的性質(zhì)（40），其鍵長(zhǎng)為0.133nm，介于一個(gè)典型的單鍵和一個(gè)典型的雙鍵之間。具有雙鍵性質(zhì)的肽鍵不能自由旋轉(zhuǎn)，與肽鍵相關(guān)的6個(gè)原子

8、共處于一個(gè)平面，此平面結(jié)構(gòu)被稱為酰胺平面或肽平面與C相連的兩個(gè)單鍵可以自由旋轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生兩個(gè)旋轉(zhuǎn)角多為反式，但是X-Pro是例外。N帶部分正電荷，O帶部分負(fù)電荷。肽鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)肽鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)肽鍵的雙鍵性質(zhì)肽鍵的雙鍵性質(zhì)肽平面上各個(gè)共價(jià)鍵的主要參數(shù)肽平面上各個(gè)共價(jià)鍵的主要參數(shù)肽平面及二面角肽平面及二面角 酰胺平面的存在，使得肽鏈中的任何一個(gè)氨基酸殘基只有2個(gè)角度可以旋轉(zhuǎn)。由C-N單鍵旋轉(zhuǎn)的角度被稱為 (phi)，C-C單鍵旋轉(zhuǎn)的角度被稱為 (psi)。當(dāng)一條肽鏈上所有氨基酸殘基的和確定以后，該肽鏈主鏈骨架的基本走向也就確定了。 (, )為正值對(duì)應(yīng)于從C觀察時(shí)單鍵向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。如果值為零意味著

9、 C=O 或 N-H 鍵平分R-C -H角。 (, )=(0,180)，2個(gè)羰基O太近; (, ) =(180,0)，2個(gè)酰胺基重疊; (, ) =(0,0)，羰基O與酰胺基重疊。酰胺平面對(duì)肽鏈結(jié)構(gòu)的限制酰胺平面對(duì)肽鏈結(jié)構(gòu)的限制拉氏作圖（拉氏作圖（Ramachandran Plot）一個(gè)多肽的構(gòu)象可通過以為橫坐標(biāo)、為縱坐標(biāo)作圖來表示，這種作圖方法被稱為R拉氏作圖法。在拉氏圖上，每一個(gè)氨基酸殘基的（，）成為圖中的一個(gè)點(diǎn)。理論上，和可以是0180之間的任何值，但是，由于側(cè)鏈R基團(tuán)的限制，和值的變動(dòng)并不是隨意的。螺旋（alpha-helix）及其他螺旋折疊（beta-sheet）轉(zhuǎn)角（beta-tu

10、rn）突起（beta-bulge）環(huán)（loop）與無規(guī)則卷曲（random coil）前四種二級(jí)結(jié)構(gòu)具有規(guī)律，反映在拉氏圖上具有相對(duì)固定的二面角蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)不同二級(jí)結(jié)構(gòu)的拉氏圖不同二級(jí)結(jié)構(gòu)的拉氏圖 肽鏈骨架圍繞一個(gè)軸以螺旋的方式伸展； 螺旋形成是自發(fā)的，肽鏈骨架上由n位氨基酸殘基上的-C=O與n4位殘基上的-NH之間形成的氫鍵起著穩(wěn)定的作用。被氫鍵封閉的環(huán)含有13個(gè)原子，因此螺旋也稱為3.613-螺旋； 每隔3.6個(gè)殘基，螺旋上升一圈。每一個(gè)氨基酸殘基環(huán)繞螺旋軸100 ，螺距為0.54nm，即每個(gè)氨基酸殘基沿軸上升0.15nm。螺旋的半徑為0.23nm。角和角分別57 和4

11、7 ； 螺旋有左手和右手之分，但蛋白質(zhì)中的螺旋主要是右手螺旋； 氨基酸殘基的R基團(tuán)位于螺旋的外側(cè)，并不參與螺旋的形成。但其大小、形狀和帶電狀態(tài)卻能影響螺旋的形成和穩(wěn)定。螺旋的主要內(nèi)容螺旋的主要內(nèi)容各種螺旋的氫鍵供體與受體各種螺旋的氫鍵供體與受體表示表示螺旋的幾種模型螺旋的幾種模型螺旋內(nèi)的氫鍵平行于螺旋軸，而將每一個(gè)肽鍵的固有偶極“連為一體 ”，使得螺旋的總偶極矩成為一個(gè)凈偶極矩，其正負(fù)極分別在N端和C端。相鄰螺旋之間的螺旋偶極相互作用有助于多肽鏈形成更高一級(jí)層次的結(jié)構(gòu)螺旋的總偶極矩螺旋的總偶極矩 親水-螺旋 疏水-螺旋 兩親-螺旋 如何判定？借助螺旋輪作圖螺旋的種類螺旋的種類螺旋的橫截面（綠色

12、圓圈表示R基團(tuán)） 一個(gè)螺旋輪是螺旋沿著螺旋軸的二維投射圖，具體作圖步驟是：在紙平面上畫一條直線（0 ）。該線的底端表示螺旋軸，頂端表示螺旋的第一個(gè)氨基酸的側(cè)鏈，用畫圈的數(shù)字表示位置；然后，按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)100 畫第二條線，并使其一端在螺旋軸，另一端為畫圈的2表示第二個(gè)氨基酸；再?gòu)牡诙l線向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)100畫第三條線，依次類推，直到將螺旋上的所有氨基酸都畫上。注意讓離我們?cè)浇臄?shù)字圓圈輪畫得越大。按照這種作圖，在第五圈以后，圖的樣式將會(huì)重復(fù)，即第19號(hào)位的氨基酸殘基將位于1號(hào)位殘基的上面。螺旋輪作圖螺旋輪作圖 肽段幾乎完全伸展，肽平面之間成鋸齒狀； 肽段呈現(xiàn)平行排列，相鄰肽段之間的肽鍵形成氫鍵，

13、其中的每一股肽段被稱為股； 側(cè)鏈基團(tuán)垂直于相鄰兩個(gè)肽平面的交線，并交替分布在折疊片層的兩側(cè)； 肽段平行的走向有平行和反平行兩種，前者指兩個(gè)肽段的N-端位于同側(cè)，較為少見，后者正好相反。由于反平行折疊所形成的氫鍵N-H-O三個(gè)原子幾乎位于同一直線上，因此，反平行-折疊更穩(wěn)定。 反平行-折疊的每一個(gè)氨基酸殘基上升0.347nm，正平行的每一個(gè)氨基酸殘基上升0.325nm。-折疊的二面角（,）等于（119，+113）。折疊折疊的主要內(nèi)容的主要內(nèi)容折疊的片層結(jié)構(gòu)和折疊的片層結(jié)構(gòu)和股之間的氫鍵股之間的氫鍵兩種兩種折疊的結(jié)構(gòu)比較折疊的結(jié)構(gòu)比較 同一條肽鏈的不同肽段 不同的肽鏈 不同的蛋白質(zhì)構(gòu)成構(gòu)成折疊的折

14、疊的股來源股來源Raf蛋白和蛋白和Rap蛋白通過蛋白通過折疊形成二聚體折疊形成二聚體 肽鏈骨架以180 回折而改變了肽鏈的方向； 由肽鏈上四個(gè)連續(xù)的氨基酸殘基組成，其中n位氨基酸殘基的-C=O與n3位氨基酸殘基的-NH形成氫鍵； Gly和Pro經(jīng)常出現(xiàn)在這種結(jié)構(gòu)之中； 有利于反平行-折疊的形成，這是因?yàn)?轉(zhuǎn)角改變了肽鏈的走向，促進(jìn)相鄰的肽段各自作為-股，形成-折疊。轉(zhuǎn)角的主要內(nèi)容轉(zhuǎn)角的主要內(nèi)容 凸起是由于 折疊的1個(gè)股中額外插入1個(gè)氨基酸殘基，使原來連續(xù)的氫鍵結(jié)構(gòu)被打破，從而使肽鏈產(chǎn)生的一種彎曲凸起結(jié)構(gòu)。凸起主要發(fā)現(xiàn)在反平行折疊之中，只有約5%出現(xiàn)在平行的折疊結(jié)構(gòu)之中。凸起也能輕微地改變多肽鏈

15、的走向。突起的主要內(nèi)容突起的主要內(nèi)容轉(zhuǎn)角的兩種類型轉(zhuǎn)角的兩種類型 在蛋白質(zhì)分子中，除了上述四種有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)以外，還有一些極不規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為無規(guī)則卷曲。一般說來，無規(guī)則卷曲無固定的走向，有時(shí)以環(huán)的形式存在，但也不是任意變動(dòng)的，它的2個(gè)二面角（,）也有個(gè)變化范圍。將相鄰二級(jí)結(jié)構(gòu)連結(jié)在一起的環(huán)結(jié)構(gòu)（黃色）環(huán)與無規(guī)則卷曲環(huán)與無規(guī)則卷曲 三級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步盤繞、卷曲和折疊，形成主要通過氨基酸側(cè)鏈以次級(jí)鍵（有時(shí)還有二硫鍵和金屬配位鍵）維系的完整的三維結(jié)構(gòu)。三級(jí)結(jié)構(gòu)通常由模體（motif）和結(jié)構(gòu)域（domain）組成。穩(wěn)定三級(jí)結(jié)構(gòu)主要包括氫鍵、疏水鍵、離子鍵、范

16、德華力。蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 一種蛋白質(zhì)的全部三維結(jié)構(gòu)一般被稱為它的構(gòu)構(gòu)象象。注意不要將構(gòu)象與構(gòu)型構(gòu)型混為一談。構(gòu)型是指在立體異構(gòu)中，一組特定的原子或基團(tuán)在空間上的幾何布局。兩種不同構(gòu)型的轉(zhuǎn)變總是伴隨著共價(jià)鍵的斷裂和重新形成；一個(gè)蛋白質(zhì)可以存在幾種不同的構(gòu)象，但構(gòu)象的轉(zhuǎn)變是單鍵的自由旋轉(zhuǎn)造成的，無共價(jià)鍵的斷裂和形成。 由于構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽鏈上存在多個(gè)單鍵，至少在理論上一種蛋白質(zhì)會(huì)可能具有許多不同的構(gòu)象。然而，在生理?xiàng)l件下，一種蛋白質(zhì)只會(huì)采取一種或幾種在能量上有利的構(gòu)象。蛋白質(zhì)構(gòu)象蛋白質(zhì)構(gòu)象 X-射線晶體衍射 核磁共振影像（NMR）（少于120aa)。X射線衍射的電子密度圖確定蛋白質(zhì)

17、三級(jí)結(jié)構(gòu)的方法確定蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的方法蛋白質(zhì)晶體被還原出來的三維結(jié)構(gòu)表示蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的六種模型表示蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的六種模型 結(jié)構(gòu)生物學(xué)的模體有兩種不同的用法：（1）是指在蛋白質(zhì)或核酸一級(jí)結(jié)構(gòu)上，特指具有特殊生化功能的特定氨基酸或堿基序列，因此被稱為序列模體；（2）是指具有特定功能的或作為一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)域一部分的相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)的聚合體，它一般被稱為功能模體或結(jié)構(gòu)模體相當(dāng)于超二級(jí)結(jié)構(gòu)。 常見模體（1） 發(fā)夾環(huán)兩個(gè)反平行股由一個(gè)環(huán)相連；（2） 折疊-螺旋-折疊，即；（3）卷曲螺旋和螺旋束兩個(gè)或多個(gè)螺旋的聚合體； （4） 螺旋-環(huán)-螺旋（EF手相） ；（5）螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋，即；（6）Rossmann

18、卷曲；（ 7）希臘鑰匙模體（模體（motif）發(fā)夾環(huán)發(fā)夾環(huán)卷曲螺旋卷曲螺旋四螺旋束四螺旋束-螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋-螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋與DNA的相互作用功能是與DNA序列特異性結(jié)合EF手相結(jié)構(gòu)-螺旋-環(huán)-螺旋功能是結(jié)合Ca 2+Rossmann折疊希臘鑰匙模體功能是結(jié)合輔酶I/II 是在一個(gè)蛋白質(zhì)分子內(nèi)的相對(duì)獨(dú)立的球狀結(jié)構(gòu)和/或功能模塊，是由若干個(gè)結(jié)構(gòu)模體組成的相對(duì)獨(dú)立的球形結(jié)構(gòu)單位，它們通常是獨(dú)自折疊形成的，與蛋白質(zhì)的功能直接相關(guān)。某些結(jié)構(gòu)域在同一個(gè)蛋白質(zhì)分子上被重復(fù)使用，某些蛋白質(zhì)由多個(gè)拷貝的一種和多種結(jié)構(gòu)域組成。 根據(jù)占優(yōu)勢(shì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)元件的類型，結(jié)構(gòu)域可分為五類：（1）結(jié)構(gòu)域完全由螺旋組成；（2

19、）結(jié)構(gòu)域只含有折疊、轉(zhuǎn)角和不規(guī)則環(huán)結(jié)構(gòu)；（3）/結(jié)構(gòu)域由股和起連接的螺旋片段組成；（4）+-結(jié)構(gòu)域由獨(dú)立的螺旋區(qū)和折疊區(qū)組成；（5）交聯(lián)結(jié)構(gòu)域缺乏特定的二級(jí)結(jié)構(gòu)元件，但由幾個(gè)二硫鍵或金屬離子起穩(wěn)定作用。結(jié)構(gòu)域（結(jié)構(gòu)域（domain）大腸桿菌的DNA 聚合酶具有三個(gè)結(jié)構(gòu)域，分別具有三個(gè)不同的酶活性磷酸丙糖異構(gòu)酶的磷酸丙糖異構(gòu)酶的TIM-桶結(jié)構(gòu)域桶結(jié)構(gòu)域四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu) 具有兩條和兩條以上多肽鏈的寡聚或多聚蛋白質(zhì)才會(huì)有四級(jí)結(jié)構(gòu)。組成寡聚蛋白質(zhì)或多聚蛋白質(zhì)的每一個(gè)亞基都有自己的三級(jí)結(jié)構(gòu)。 四級(jí)結(jié)構(gòu)內(nèi)容包括亞基的種類、數(shù)目、空間排布以及亞基之間的相互作用。 四級(jí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)蛋白質(zhì)折疊蛋白質(zhì)折疊核糖核酸酶

20、核糖核酸酶A的三維結(jié)構(gòu)模型的三維結(jié)構(gòu)模型 一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)； 蛋白質(zhì)的折疊伴隨著自由能的降低（20.92J/mol 83.68J/mol），但是蛋白質(zhì)折疊并不是通過隨機(jī)嘗試找到自由能最低的構(gòu)象的； 蛋白質(zhì)的折疊是協(xié)同和有序的過程； 驅(qū)動(dòng)蛋白質(zhì)（特別是球狀蛋白質(zhì)）折疊的主要作用力是疏水鍵，其他次級(jí)鍵也有作用； 在細(xì)胞內(nèi)，不同的蛋白質(zhì)可能具有不同的折疊路徑 體內(nèi)絕大多數(shù)蛋白質(zhì)折疊需要分子伴侶的幫助； 某些蛋白質(zhì)折疊還需要蛋白質(zhì)二硫化物異構(gòu)酶（PDI）和肽酰脯氨酸異構(gòu)酶（PPI）的幫助。 最終得到的蛋白質(zhì)構(gòu)象不是僵硬的，而是具有一定的柔性 蛋白質(zhì)折疊的基本規(guī)律蛋白質(zhì)折疊的基本規(guī)律Anfinsen

21、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)-牛胰核糖核酸酶的變性和復(fù)性牛胰核糖核酸酶的變性和復(fù)性結(jié)論：一級(jí)結(jié)論：一級(jí)結(jié)構(gòu)決定三結(jié)構(gòu)決定三維結(jié)構(gòu)維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)折疊的蛋白質(zhì)折疊的“滑雪滑雪”模型模型體內(nèi)蛋白質(zhì)折疊的不同途徑體內(nèi)蛋白質(zhì)折疊的不同途徑啟動(dòng)快速地形成局部二級(jí)結(jié)構(gòu)，即折疊核。此過程是可逆的；折疊核協(xié)同聚合成結(jié)構(gòu)域；結(jié)構(gòu)域經(jīng)熔球態(tài)中間體最終形成具有完整三維結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。熔球態(tài)中間體被認(rèn)為是疏水塌陷的結(jié)果，這樣的狀態(tài)含有某些二級(jí)結(jié)構(gòu)，但還沒有形成正確的三級(jí)結(jié)構(gòu)。其形成受疏水側(cè)鏈的快速包埋驅(qū)動(dòng)。體外體外蛋白質(zhì)折疊蛋白質(zhì)折疊歷程歷程假定一個(gè)由100個(gè)氨基酸殘基組成的蛋白質(zhì)，其中每一個(gè)氨基酸殘基有2個(gè)構(gòu)象，那么，這個(gè)蛋白質(zhì)的總構(gòu)象數(shù)目

22、是2100=1.271030。再假定此蛋白質(zhì)為了尋找總能量最低的構(gòu)象狀態(tài)，其每嘗試一次構(gòu)象耗時(shí)10-13秒，則將所有可能的構(gòu)象都嘗試完成需要的時(shí)間是：(10-13)(1.271030)=1.271017秒= 4109 年!Levinthal氏悖論氏悖論分子伴侶分子伴侶 幫助體內(nèi)球狀蛋白折疊的幫助體內(nèi)球狀蛋白折疊的一類蛋白質(zhì)一類蛋白質(zhì) 最常見的分子伴侶有HSP70和伴侶蛋白家族。 HSP70通過與部分折疊的蛋白質(zhì)的疏水區(qū)域的臨時(shí)結(jié)合而促進(jìn)蛋白質(zhì)的正確折疊。 伴侶蛋白則形成大的桶狀結(jié)構(gòu)容納部分折疊的蛋白質(zhì)完成折疊。一旦蛋白質(zhì)折疊好，分子伴侶即被釋放，然后再參與另一個(gè)新生蛋白質(zhì)的折疊。細(xì)菌伴侶蛋白（

23、細(xì)菌伴侶蛋白（GroEL/GroES復(fù)合物）的三維結(jié)構(gòu)模式圖復(fù)合物）的三維結(jié)構(gòu)模式圖 PDI的作用機(jī)制的作用機(jī)制 PPI催化的反應(yīng)催化的反應(yīng) 與蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊相關(guān)的疾病與蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊相關(guān)的疾病 L海綿狀腦病（spongiform encephalopathy，SE）L囊性纖維變性（cystic fibrosis，CF）L阿爾茨海默氏病（Alzheimers disease，AD）L帕金森氏病（Parkinsons disease，PD）海綿狀腦病海綿狀腦?。⊿E）? SE是一種致命性神經(jīng)退化性疾病，因受感染的動(dòng)物在腦病某些部位出現(xiàn)海綿狀的空洞而得名。? SE的致病因子是一種折疊異常的朊蛋白PrPsc 。正常動(dòng)物含有PrPc。兩者的一級(jí)結(jié)構(gòu)完全一樣，但構(gòu)象不同。? 如果正常PrPc折疊發(fā)生錯(cuò)誤，可變成PrPsc。 PrPsc一旦形成后，自身可以作為模板，催化更多的PrPc向PrPsc轉(zhuǎn)變。? PrPc 與PrPsc被認(rèn)為具有相同的能量狀態(tài)。但PrPc自發(fā)重折疊成PrPsc的可能性很低，這是因