第三章 蛋白质三维结构.ppt

肌红蛋白 血红蛋白α 血红蛋白β 氨基酸序列大不相同，功能相似（载氧），结构相似 结构决定功能 血中氧分子的运送 镰刀形细胞贫血病（sickle-call anemia） 蛋白质的一级结构与生物学功能的关系:如 镰形血红蛋白与分子病。 正常型 ---Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys --- β链 镰刀型 ---Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys --- β链 “炎黄计划” 项旨在揭示20亿黄种人生命密码的基因测序工程 选取包括汉族、少数民族、东亚地区不同国家人群在内的100个个体，建立东亚人种特异性的高密度、高分辨医学遗传图谱。 该项目由来自深圳华大基因研究院、生物信息系统国家工程研究中心及中国科学院北京基因组研究所的科学家共同发起并承担。 李英睿 蛋白质各级结构之间的关系 一级结构决定高级结构。即三维立体结构完全取决于氨基酸的序列，蛋白质的天然立体结构一般是自由能最低的状态。 生物体内的每一个基因均受到来自生物进化的选择压力，故每个蛋白质均有其独特而唯一的立体结构和生理生化功能。 蛋白质合成后，要形成特定的立体结构才有生理活性。拥有生理活性的立体结构对每种蛋白质而言，是特定而唯一的，通常称为天然结构（native structure）。 蛋白质的天然立体结构在溶液中有一定的可塑性。 蛋白质结构与功能之间的相互关系 球状蛋白质构象的运动 球状蛋白质虽然有稳定的紧密构象，但绝不是静止不动，例如： 肽链合成时不断的折叠及构象的不断调整 酶催化活性的调节 离子通道（ion channel）的开闭 配体（ligand）与受体（receptor）的结合 分子伴侣(molecular chaperones) 是一种可以增加蛋白质正确折叠速率的蛋白质； 通过与没有完全折叠好的新合成的多肽链结合发挥协助折叠作用； 防止不正确折叠中间产物的形成； 与未组装的蛋白质亚基结合，防止在正确组装前聚沉。 疯牛病( Mad? Cow? Disease ) 正式名称是牛脑部海绵状病 ( Bovine ? Spongiform? Encephalopathy ) ( BSE ) 属于传染性海绵质脑病中的一种， 1985年在英国奶牛中首次发现 1996年3月20日，英国卫生部长杜瑞尔（Stephen Dorrell）于众议院宣布，疯牛病可因食用牛肉而传播给人，引起全世界的广泛关注和不安。 疯牛病的“罪魁祸首”—朊病毒 疯牛病 朊病毒，朊蛋白； 28 KD小蛋白质； 神经组织的细胞膜上的糖蛋白 正常构象→非正常构象 对 PrP c 和PrP sc 两种蛋白质做结构分析。 都是由相同的208 个氨基酸残基组成的疏 水性很强糖蛋白。 PrP sc 的入侵，把 脑细胞中原来就有 的 PrP c “带坏” 正常：PrP c 异常： PrP sc PrP c 和 PrP sc 在高级 结构上有巨大差别 发生疯牛病时，PrP中一些α螺旋如何转变为β折叠? 《化身博士》(The Strange Case of Dr. Jekyll Mr. Hyde)出自与狄更斯同时代的英国着名作家史帝文生的笔下，讲述受人尊敬的科学家杰克医生喝了一种试验用的药剂，在晚上化身成邪恶的海德先生四处作恶，他终日徘徊在善恶之间，其内心属灵的内疚和犯罪的快感不断冲突，令他饱受折磨。 link1 人的库鲁病(kuru)、 克雅氏病(Creutzfeldt-Jakob disease, CJD)等 羊搔痒症(scrapie in sheep) 牛海绵状脑病 (bovine spongiform encephalitis) 羊瘙痒病 PrPC 与 PrPSC 的三维结构 PrPC（正常） PrPSC（致病） β折叠 α螺旋 新几内亚的美丽海岸 库鲁病(kuru) 我吃你，好吗？ 盖达赛克和吉加斯正在检查一名患Kuru症的儿童  盖达塞克证实了kuru病是一种传染病，而且能跨物种传播，获1976年诺贝尔生理学或 医学奖。 X射线衍射法(X-ray diffraction method)为主。 原理：X射线(λ=500nm)投射到蛋白质晶体样品，分子内部结构受到激动，入射线反射波互相叠加产生衍射波，衍射波含有被测蛋白质构造的全部信息，通过摄影即可得一张衍射图案(diffraction pattern)，再用电脑重组，即可绘出一张电子密度图(electro density map)。从电子密度图可以得到样品的三维分子图象，即分子结构的模型。 蛋白质的高级结构研究方法 * *