第10章蛋白质结构分析.pptxVIP

第十章 蛋白质结构分析;本章重点、难点;第一节 引言 ; 1958年诺贝尔化学奖，桑格（F.Sanger） 分离和测定一种蛋白质--胰岛素的氨基酸结构 1962年诺贝尔化学奖，佩鲁茨(M.F.Perutz)和肯德鲁 (J.C.Kendrew) 用 Ｘ射线衍射技术测定肌红蛋白和血红蛋白 的原子排列 1964年诺贝尔化学奖，霍奇金（D.C.Hodgkin）测定维生素B12等复杂晶体的结构 1972年诺贝尔化学奖，安芬森 (C.B.Anfinsen) 、莫尔 (S.Moore)和斯坦 (W.H.Stein) 对核糖核酸酶的三维结构及其 124个氨基酸顺序的研究 ;1982年诺贝尔化学奖，克卢格（A.Klug）将Ｘ射线衍射技术与电子显微技术结合发明显微影象重组技术，以及在结构分子生物学方面的研究 1985年诺贝尔化学奖，豪普特曼 (H.A.Haupt-man) 和卡尔(J.Karlc) 开发了用于X射线衍射确定物质晶体结构的直接计算法 1991年诺贝尔化学奖，恩斯特 （R.Ernst） 发明了傅立叶变换核磁共振分光法和二维核磁共振技术 2002年诺贝尔化学奖，库尔特·维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法” ;二、蛋白质高级结构信息;三、蛋白质结构分析的主要目标 ;第二节蛋白质的高级结构; 1. α螺旋(αhelix)的结构特征为：;;;多肽链180°回折部分，通常由四个氨基酸残基构成，借1. 4残基之间形成的氢键维系。 ;4. 无规卷曲的结构特征为： ;（二）超二级结构的主要类型和特征 超二级结构(supersecondary structure)指位于同一主链的多个二级结构组装形成的特定组装体，可直接作为三级结构的或结构域的组成单元，是从蛋白质二级结构形成三级结构的一个过渡结构形式，也称为立体结构形成的模体。 ;（1）β转角或Ω环等连接连续四个α螺旋形成的四α螺旋捆； （2）中部固定位置含有亮氨酸及其他疏水侧链氨基酸残基、在螺旋两端含有强亲水侧链氨基酸的α螺旋组成的亮氨酸拉链(Leucine zipper)； （3）一条主链中相邻七个两亲α螺旋通过过度结构形成的七次穿膜螺旋组； （4）连续主链中两段α螺旋连接三段β折叠链形成的Rossmann折叠； （5）β转角连接a螺旋构成的a-螺旋-β转角-α螺旋； （6）Ω环连接α螺旋构成的α螺旋-Ω环-α螺旋等。 （7）β-折叠都为超二级结构。 ; 三级结构（protein tertiary structure），即蛋白质分子处于它的天然折叠状态的三维构象，它是在二级结构的基础上进一步盘绕，折叠形成的。蛋白质三级结构的稳定主要靠氨基酸侧链之间的疏水相互作用，氢键、二硫键、范德华力和静电作用维持。不同类型的蛋白质尽管局部结构分解后具有很高的相似性，但是由于其含辅助因子的全部共价相连原子空间的相对位置，即其二级结构的组装(assembly)模式存在着差异，在三级结构层面不同的蛋白质将体现各自整体的结构特征。;;;;;3. 蛋白质三级结构中二级结构的折叠和组装 ;;;;;有独立三级结构的单元通过非共价键聚集成的非共价复合物称为四级结构，其所含独立三级结构单位为亚基(subunit)。形成四级结构全部依靠非共价键相互作用，且来自不同亚基的二级结构间可发生强的相互作用以稳定四级结构，如生成跨亚基的更大β折叠结构或α螺旋聚集体；其中，氢键、疏水相互作用和静电作用是主要维持力。为了形成稳定的四级结构，必然要求相互作用的任两个蛋白质间在空间外形互补以增加接触面且理化性质互补。这些特征也是预测蛋白质间相互作用时有用的辅助判据。 ;;二、蛋白质高级结构中二级结构的测定与指认;三、蛋白质结构域与家族分类;（二）蛋白质家族分类;四、蛋白质高级结构的实验解析方法;（一）蛋白质晶体结构X-衍射分析 ;（二）核磁共振波谱分析 ;与X-衍射晶体分析技术相比较，NMR技术在蛋白质结构测定的速度上、和研究的对象上都存在一定的限制，成本太高，步骤繁多。但其无需制备晶体标本，可在溶液中直接测定，也可进行固相测定，因此利用NMR法使得某些无法获得晶体结构的蛋白质或非液相蛋白质（如膜蛋白）的结构测定成为可能。相对而言，NMR技术更适合小分子质量以及水溶性较好培养晶体困难的蛋白质结构的分析，对于蛋白质折叠、局部动力学或构象分析、蛋白-蛋白相互作用，NMR更体现其优越性。 ;（三）冷冻电子显微镜技术;由冷冻电镜技术所获得的蛋白质三维结构与X射线晶体技术非常相似，而且其信噪比非常低，并适合于内在膜蛋白的分析。其独特优势为：可以用不同的方法对均一的（如膜蛋白的二维晶体，二十面体对称的病毒等对称结构）和不均一的（如核糖体等）样品进行三维结构重构，同时，冷冻电子显微镜是唯一的能研