（精）蛋白质的高级结构.ppt

PEP carboxykinase 四、蛋白质的四级结构 quarternary structure 1、定义：是指由两条或两条以上各自具有一、二、三级结构的多肽链通过非共价键（次级键）连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。 2、单体蛋白质和寡聚蛋白质；均一寡聚蛋白质和不均一寡聚蛋白质。 3、亚基（亚单位； Subunit ）；二聚体和四聚体；原体等。 五、蛋白质高级结构的研究方法 二级结构 的测定 圆二性色谱（Circular Dichroism，CD） 傅立叶红外光谱法（FT-IR） 三级结构测定 核磁共振（NMR） X线晶体衍射 三维电镜重构 二级结构的预测： Chou-Fasman算法：使用氨基酸物理化学数据中派生出来的规律来预测二级结构。 GOR算法：综合考虑被预测位置本身氨基酸残基种类对该位置构象的影响和相邻残基种类对该位置构象的影响。 Lim 方法：根据氨基酸残基的物理化学性质，并考虑残基之间的相互作用。 同源性比较方法:根据序列同源性进行预测 三级结构的预测： 同源建模预测：基于蛋白质同源性进行结构预测，当超过60%同源性时，预测的结果准确率非常高。 CPHmodels：利用神经网络进行同源模建预测蛋白质结构的方法 DALI：DALI算法在两个蛋白之间寻找相似的接触模式，并进行优化后返回最佳的结构比对方案。 从头开始预测：构建H－P模型。耗时长，能进行预测的蛋白质分子量较小。 蛋白质的高级结构 二级结构 三级结构 四级结构 高级结构的测定 结构与功能的关系 Many different forces work together in a delicate balance to determine the overall three-dimensional structure of a protein 一、维系蛋白质高级结构的力 氢键Hydrogenbonds 疏水作用Hydrophobic interactions 盐键Electrostatic bonds 范德华力Van der Waals forces 二硫键Disulfide bonds 氢键 无处不在 稳定蛋白质二级结构最主要的作用力 羰基氧与酰胺氢之间、侧链之间、侧链与水之间、主链与侧链之间、主链与水之间 蛋白质折叠策略是使主链肽基之间形成最大数目的分子内氢键，同时保持大多数成氢键的侧链处于蛋白质的表面从而与水相互作用 疏水作用 水介质中球状蛋白质的折叠注视倾向于把疏水残基埋藏在分子的内部，称疏水作用。 疏水作用使水与疏水残基之间发生的作用力最小 蛋白质折叠一个首要的推动力 非极性溶剂和去污剂可破坏疏水作用，所以可作为蛋白质的变性剂 盐酸胍和尿素既破坏疏水作用，又破坏氢键，所以是强烈的变性剂。 盐键/离子键 正电荷和负电荷之间的静电相互作用 酸性氨基酸与碱性氨基酸之间形成 较少形成 范德华力 主要的是分散效应起作用 非极性基团间发生 包括引力和斥力 当两个非键合原子处于一定距离时引力最大，称范德华距离 单个范德华力很微弱，但是数量大且具有加和效应和位相效应。不可忽视 二硫键对蛋白质折叠为正确的高级结构起到重要的作用 二、蛋白质的二级结构 secondary structure，207页 1、定义：是指肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。主要有?-螺旋、?-折叠、?-转角。 2、主要类型： α—螺旋(α—helix) β—折叠(β—sheet) β—转角（ β— turn）无规卷曲(random coil) 肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的-CO基与第四个氨基酸残基酰胺基团的-NH基形成氢键。 蛋白质分子多为右手?-螺旋。 ?-折叠结构有2条或2条以上肽链形成 侧链R基团上下交替 ?-折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。 ?-折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。 在?-转角部分，由四个氨基酸残基组成; 弯曲处的第一个氨基酸残基的 -C=O 和第四个残基的 –N-H 之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。 这类结构主要存在于球状蛋白分子中。 3 、超二级结构： 在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个有规则的二级结构组合，被称为超二级结构。 二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，称为模体(motif) 。模体是具有特殊功能的超二级