蛋白质的折叠.pptxVIP

Alois Alzheimer;;蛋白质分子受到各种物理或化学因素影响后，会发生一些性质上的变化，如生物活性的丧失，一些内埋的侧链基团的暴露，溶解度、粘度、扩散系数以及其他的一些物理化学性质的改变，分子结构松散，易于被蛋白酶水解，称为蛋白质的变性作用。其实质就是蛋白质分子的次级键被破坏，引起天然构象的解体。变性作用并不涉及共价键的破裂，一级结构保持完好。;球状蛋白质折叠的步骤;体内蛋白质折叠有异构酶和分子伴侣的参加;小分子蛋白质去折叠转变的可逆性; 对去折叠过程监测的方法很多，但去折叠所引起的最明显改观还是多肽链尺寸的增大，可通过脲梯度电泳的方法很容易地观察去折叠现象。去折叠的蛋白质因其流体体积大，所以迁移速度比紧密的折叠的蛋白质要小。;蛋白质去折叠态的性质; 在一定的条件下，许多蛋白质处于既不是完全地折叠状态，也不是完全地去折叠状态，它们的这种状态被称为熔球中间态(molten globule state), 熔球中间态的最普遍特征为： （1）多肽链的尺寸比无规卷曲小得多，略大于完全折叠态； （2）由远紫外CD测得的二级结构的平均组成同折叠态相似； （3）由近紫外CD与NMR可测得其侧链处于均一的环境中，与之相反的是，完全折叠态内部侧链处于不同的、非对称的环境中； （4）许多酰胺基团与溶剂交换氢原子的速度比折叠态要快，比去折叠态要慢； （5）熔球中间态的焓十分接近于完全去折叠态，与折叠态差别大； （6）熔球中间态同完全去折叠态之间的互变是迅速而非协同的，它同完全折叠态之间的互变是缓慢而协同的。; 蛋白质表面的侧链常能象小分子和去折叠的蛋白质一样的运动，而蛋白质内部紧密堆积的原子需要相邻原子的相互协调才能运动。构象变化的速率仅仅是蛋白质柔性的一个方面。另一方面是各种构象的能量学。 正常条件下一个已经折叠好的蛋白质的构象变化受到很大的限制。 与可溶性蛋白一样，整合的膜蛋白也具有不同程度的内部柔性。但与可溶性蛋白相比，其伸入膜内的氨基酸侧链的运动受到很大限制。;蛋白质折叠;蛋白质折叠问题被列为“21世纪的生物物理学”的重要课题，它是分子生???学中心法则尚未解决的一个重大生物学问题。从一级序列预测蛋白质分子的三级结构并进一步预测其功能，是极富挑战性的工作。研究蛋白质折叠，尤其是折叠早期过程，即新生肽段的折叠过程是全面的最终阐明中心法则的一个根本问题，在这一领域中，近年来的新发现对新生肽段能够自发进行折叠的传统概念做了根本的修正。这其中，X射线晶体衍射和各种波谱技术以及电子显微镜技术等发挥了极其重要的作用。第十三届国际生物物理大会上，Nobel奖获得者Ernst在报告中强调指出，NMR用于研究蛋白质的一个主要优点在于它能极为详细的研究蛋白质分子的动力学，即动态的结构或结构的运动与蛋白质分子功能的关系。 ;目前的NMR技术已经能够在秒到皮秒的时间域上观察蛋白质结构的运动过程，其中包括主链和侧链的运动，以及在各种不同的温度和压力下蛋白质的折叠和去折叠过程。蛋白质大分子的结构分析也不仅仅只是解出某个具体的结构，而是更加关注结构的涨落和运动。例如，运输小分子的酶和蛋白质通常存在着两种构象，结合配体的和未结合配体的。一种构象内的结构涨落是构象转变所必需的前奏，因此需要把光谱学，波谱学和X 射线结构分析结合起来研究结构涨落的平衡，构象改变和改变过程中形成的多种中间态.又如，为了了解蛋白质是如何折叠的，就必须知道折叠时几个基本过程的时间尺度和机制，包括二级结构（螺旋和折叠）的形成，卷曲，长程相互作用以及未折叠肽段的全面崩溃。多种技术用于研究此过程，如快速核磁共振，快速光谱技术（荧光，远紫外和近紫外圆二色）。 ;蛋白质折叠研究的概况 ;自从20世纪60年代，Anfinsen基于还原变性的牛胰RNase在不需其他任何物质帮助下，仅通过去除变性剂和还原剂就使其恢复天然结构的实验结果，提出了“多肽链的氨基酸序列包含了形成其热力学上稳定的天然构象所必需的全部信息”的“自组装学说”以来，随着对蛋白质折叠研究的广泛开展，人们对蛋白质折叠理论有了进一步的补充和扩展。Anfinsen的“自组装热力学假说”得到了许多体外实验的证明，的确有许多蛋白在体外可进行可逆的变性和复性，尤其是一些小分子量的蛋白，但是并非所有的蛋白都如此。而且由于特殊的环境因素，体内蛋白质的折叠远非如此。;体内蛋白质的折叠往往需要有其他辅助因子的参与，并伴随有ATP的水解。因此，Ellis 于1987年提出了蛋白质折叠的“辅助性组装学说”。这表明蛋白质的折叠不仅仅是一个热力学的过程，显然也受到动力学的控制。有的学者基于有些相似氨基酸序列的蛋白质具有不同的折叠结构，而另外一些不同氨基酸序列的蛋白质在结构上却相似的现象，提出了mRNA二级结构可能作为一种遗传密码从而影响蛋白