上海交大生化第2章生化(刘建华).ppt

图2.68 GFP跟踪线虫胚胎四细胞期的PIE-1蛋白表达。PIE用GFP标记。细胞用线标出。只有胚胎顶部那个细胞表达GFP。这个细胞将来会发育成生殖细胞。 Fig 2-69 Space-filling model of lysozyme. Hydrogen atoms are omitted. Fig 2-70 Ball and stick model of lysozyme. Hydrogen atoms are omitted. Fig 2-71 backbone model of lysozyme. Fig 2-72 Ribbon diagram of lysozyme. Fig 2-73 Ribbon diagram of lysozyme with highlights. Four –S-S- bonds and a functional active Asp are shown in ball and stick form. 四级结构 图2.53 l-噬菌体的cro蛋白是DNA结合蛋白，有两个相同的二聚体。 图2.54 人血红蛋白a2b2四聚体。a2b2四聚体中两个a亚基（红色）是完全相同的，两个b亚基（黄色）也完全相同。a亚基的结构与b亚基的结构相似但有差异。一个血红蛋白分子有四个血红素（灰色），每个血红素辅基有一个铁原子（紫色）。（A）绸带结构显示四个亚基结构类似，主要是a-螺旋结构。（B）空间填充模型显示血红素辅基占据蛋白质的裂缝。 病毒是遗传信息最有限的生物。它们重复使用同一亚基，对称性排列构建病毒外壳。引起普通感冒的鼻病毒（rhinovirus) 外壳蛋白有4种亚基，每种亚基有60拷贝（图2.55）。这些亚基聚集在一起形成病毒的球形外壳，将病毒基因组包裹在外壳内。 图2.55 复杂的四级结构。人鼻病毒（导致普通流感的病毒）的外壳有四种亚基（用不同颜色表示），每种亚基有60拷贝。 蛋白质的氨基酸序列决定其三维结构 1950年代Christian Anfinsen对核糖核酸酶进行的经典研究揭示了蛋白质氨基酸序列与蛋白质构型（即空间结构）之间的关系。 蛋白变性试剂和还原试剂 RNase A 二硫键还原 蛋白质变性：当一个蛋白质处于螺旋松散没有正常生物活性状态时，我们称这个蛋白质已经变性（denatured)。 图2.58 核糖核酸酶还原和变性。 核酸酶复性： 采用透析的方法除去b-巯基乙醇和尿素，核糖核酸酶的活性又慢慢恢复。 （A）如果变性的还原核糖核酸酶在8M尿素存在时进行氧化，然后透析除去尿素，只能恢复1%的酶活性。（B）如果先除去尿素，再进行氧化则能恢复100%的酶活性。 加入微量b-巯基乙醇到上述活性很低的蛋白质复性溶液中也能将那些没有活性的蛋白质转化成有活性的核糖核酸酶（图2.59）。 图2.59 重新构建正确的二硫键。在痕量的b-巯基乙醇存在下，二硫键位置错误的核糖核酸酶能转化成二硫键位置正确的天然核糖核酸酶。 用其它蛋白质也进行了类似的蛋白质重新折叠试验。在合适条件下，多数蛋白质能重新折叠成天然结构。但是也有些蛋白质变性后重新折叠成天然蛋白质的效率不高。这些蛋白的非折叠状态蛋白易于相互聚集。在细胞内，分子伴侣（Chaperon)能够阻止分子间非法的相互作用。 氨基酸形成a-螺旋、b-片层、和b-拐弯能力不同 a-螺旋是预置构型（default conformation)。但是b-碳原子有分支结构（如颉氨酸、苏氨酸、异亮氨酸）时，a-螺旋结构将出现原子的立体碰撞。这些残基倾向于b-链结构（侧链凸出于多肽主链平面外）。丝氨酸、天冬氨酸和天冬酰胺因有氢键供体或受体的侧链与主链很近，能竞争主链相应的氢键受体或供体不利于a-螺旋结构的稳定。由于脯氨酸缺乏NH基团、其环状结构将f角度限制在60o左右，所以脯氨酸会破坏a-螺旋和b-片层。甘氨酸适于任何类型的结构，因此这个氨基酸对a-螺旋并无偏好。 统计结果，是10的对数值 利用氨基酸残基构型的偏好性不能准确预测蛋白质的二级结构。长度是六氨基酸残基或更少的肽段，预测二级结构的准确性只有60%~70%。原因是氨基酸残基的倾向性结构并不是在所有情况下占统治地位（表2.3）。例如谷氨酰胺倾向于a-螺旋结构只是b-片层结构倾向性的两倍。其它氨基酸残基的结构倾向性大多数比谷氨酰胺还弱。 有些五肽或六肽在一蛋白质中采用一种结构，但在另一种蛋白质中会采用完全不同的另一种结构（图2.60）。因此有些氨基酸序列没有唯一的二级结构。 图2.60 同一序列的肽段在不同蛋白质分子中采用不同的二级结构。有很多序列在不同蛋白质分子中有不同的二级结构。VDLLKN（用红色表示）在一种蛋白质（左边）中是a-螺旋，而在另一种蛋白质