蛋白质结构与功能.ppt

球蛋白的折叠依赖于各种相互作用A. 疏水相互作用是蛋白质折叠的主要驱动力蛋白质中的疏水基团彼此靠近、聚集以避开水的现象称之疏水相互作用或疏水效应。B. 氢键和范德华力也是稳定球蛋白的力除了稳定?-螺旋和?-折叠结构的氢键以外,在多肽链骨架和水之间,多肽链骨架和极性侧链之间,两个极性侧链之间以及极性侧链和水之间也可以形成氢键。大多数氢键都是N-H……O类型的。范德华力包括吸引力和斥力两种相互作用,范德华力只有当两个非极性残基之间处于一定距离时才能达到最大。C. 共价交联和离子相互作用有时有助于球蛋白的稳定共价交联,例如二硫键也有助于某些球蛋白的天然构象的稳定。带有相反电荷的侧链之间的离子相互作用也能帮助稳定球蛋白,虽然这种作用很弱。 变性剂可引起蛋白质去折叠环境的变化或是化学处理都会引起蛋白质天然构象的破坏,并伴随着生物活性的丧失,这一过程称之蛋白质变性。变性剂天然蛋白天然蛋白天然蛋白去污剂尿素变性蛋白变性蛋白尿素盐酸胍核糖核酸酶A变性,酶的三级结构和活性完全丧失,生成含有8个巯基的多肽链。加脲和巯基乙醇去除脲和巯基乙醇,又恢复到天然状态核糖核酸酶A变性和复性Anfinsen等人用含有2-巯基乙醇的8M脲的变性剂使核糖核酸酶A(Rnase A)变性,导致酶的三级结构和催化活性完全丧失,生成含有8个巯基的多肽链。如果使变性的酶氧化和再折叠,8对巯基可以随机配对的话,那么就有可能生成105种二硫键不同的结构,但具有生物活性的只有一种。事实上当除去还原剂后,在8M脲的环境下氧化,形成的蛋白质中有99%都含有不正确的二硫键,而且活性大约是原来酶活性的1%。如果将还原剂和脲同时都除去,并且稀释还原的蛋白和将它于生理pH条件下暴露在空气中,Rnase A会自发地获得它的天然构象,一套正确的二硫键和充分的酶活性。实验表明正确的二硫键只有当蛋白质折叠成它的天然构象后才能形成。如果向含有拼凑的不正确二硫键的失活形式的蛋白质溶液中加入少量的还原剂,然后缓慢加热,也可以复性。一种名叫Prion(朊蛋白)的小蛋白质(28KD)已经被证实是疯牛病以及其它相关疾病,如羊的搔痒症以及人类的海绵状脑病的致病介质。Prions是在神经组织的细胞膜上发现的一种糖蛋白。当prion蛋白的正常构形(图a)变性折叠成非正常的构形(图b)时,疾病就发生了。羊搔痒症大家都知道,但还从未发现跨物种的传播。但疯牛病就是爆发了,而起因可能是饲料里的羊肉粉末。如果吃了疯牛病发作的牲畜的肉,则可能引发人类的海绵状脑病。正常的Prion蛋白含有大量的α螺旋,而病变的蛋白却含有更多的β折叠。这些β折叠在蛋白质间相互作用,形成不溶的凝块。摄入的异常prion蛋白利用免疫系统的巨噬细胞在体内运输并最终到达神经组织,然后一直传到脑部。 . 超二级结构超二级结构也称之基元,是二级结构的组合结构。这类结构存在于大量的各种不同的蛋白质结构中。超二级结构可能具有一种特定的功能或是作为大的功能单位结构域的一部分。螺旋-环-螺旋发卡希腊钥匙???基元结构域在三级结构内独立折叠的单位称之结构域。一个典型的结构域都具有一种特殊的功能,例如可以结合小分子等。结构域一般由几个超二级结构单位组成的。结构域的大小变化很大,范围从25到300个氨基酸残基,平均约为100个残基。右图a为?迂回含有通过发夹环连接的反平行?链。图b是一种?/?式的折叠桶,它是由重复的??单位组成的,折叠桶的核心通常都是疏水结合部位或反应部位。?迂回?/?折叠桶