蛋白质高级结构形成

关于蛋白质高级结构形成第1页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六蛋白质分子中的结构层次

一级结构→二级结构→超二级结构→结构域→三级结构→亚基→四级结构第2页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六定义：蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。一、蛋白质的一级(共价)结构主要的化学键：肽键，有些蛋白质还包括二硫键。

第3页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六二、蛋白质的二级结构定义：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。蛋白质多肽链本身的折叠盘绕方式。

主要的化学键：氢键、盐键、疏水键、范德华力

第4页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六

（二）蛋白质二级结构的主要形式

-螺旋(-helix)

-折叠(-pleatedsheet)

-转角(-turn)

无规卷曲(randomcoil)

第5页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六2、结构域

多肽链在超二级结构基础上进一步绕曲折叠成较为紧密的近似球状或纤维状、具有部分生物功能的结构，称为结构域(domain)大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行使其功能，称为结构域(domain)。第6页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六1、超二级结构（Supersecondarystructure）在蛋白质分子中，由若干相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体。

几种类型的超二级结构：ααβββαβ（三）二、三级过渡态——

蛋白质的超二级结构和结构域第7页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六三、蛋白质的三级结构（二）主要的化学键非共价键：疏水键:多肽链上疏水性较强的氨基酸的非极性侧链避开水相自相粘附聚集在一起，形成空穴。离子键（盐健）:由蛋白质中正、负电荷的侧链基团相互接近，通过静电吸引而形成的基团之间的作用力。氢键：

范德华力等（一）定义：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。由一个或多个结构域组装而成的结构。第8页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六亚基之间的结合力主要是氢键和离子键。四、蛋白质的四级结构蛋白质分子中各亚基的空间排布、亚基间通过非共价键聚合而成的特定构象，称为蛋白质的四级结构。由多条多肽链组成的蛋白质，肽链间相互以非共价键联结成一个活性单位，这种肽链就称为该蛋白质的亚基。第9页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六蛋白质折叠的原理Anfinsen学说：自组装（self-assembly）Ellis1987年提出了蛋白质“辅助性组装学说”。体内蛋白质折叠往往需要其他辅助因子参与，并伴有ATP的水解。因此，蛋白质折叠是一个热力学过程，也受动力学控制。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质结构的假说。目前为止，对蛋白质折叠机制的认识仍是不完整的，甚至有些方面还存在着错误的观点。第10页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六细胞内的蛋白质折叠

体内折叠过程往往与翻译共启始，因此，N-末端蛋白开始折叠，而C-末端部分仍在合成。氨基酸序列与折叠密切相关化学修饰往往与肽链的折叠密切相关折叠是有序的、由疏水力推动的协同过程。最近的理论提出了蛋白质折叠氢键的贡献伴侣分子在折叠中起着辅助性的作用折叠在越膜转运过程中：解开折叠后才能越膜。第11页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六蛋白质折叠的途径独立折叠热休克蛋白70辅助蛋白质折叠HSP70和伴侣协助配合下折叠第12页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六蛋白质折叠的理论模型框架模型（FrameworkModel）疏水塌缩模型（HydrophobicCollapseModel）扩散-碰撞-粘合机制（Diffusion-Collision-AdhesionModel）成核-凝聚-生长模型（Nuclear-Condensation-GrowthModel）拼版模型（Jig-SawPuzzleModel）第13页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六

分子伴侣（chaperon）概念：伴随蛋白质构象正确形成的一类蛋白质。类别：分子伴侣蛋白折叠酶DNA分子伴侣功能：①结合疏水基团②校正③指导二硫键正确配对等第14页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六分子伴侣提出1987，Lasky首先将细胞核内能与组蛋白结合并能介导核小体有序组装的核质素（nucleoplasmin）称为分子伴侣。1987Ellis的定义，一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质，在细胞内帮助其他多肽完成正确组装，而在组装完后与之分离1987年，Ikemura发现枯草杆菌素的折叠需要前肽（propeptide）的帮助。Shinde和Inouye将这类前肽称为分子内伴侣（intramolecularchaperones）。第15页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六分子伴侣的特征分子伴侣对靶蛋白没有高度专一性，同一分子伴侣可以促进多种氨基酸序列完全不同的多肽链折叠成为空间结构。蛋白质性质和功能都不相关。催化效率很低。需要水解ATP，构象改变，释放底物，进行再循环。它是阻止错误折叠，而不是促进正确折叠。多能性（胁迫保护，防止交联聚沉，转运，调节转录和复制，组装细胞骨架）进化保守性第16页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六分子伴侣的作用机制分子伴侣的功能是识别新生肽段折叠过程中暂时暴露的错误结构并与之结合生成复和物，从而防止这些表面间过早的相互作用，阻止不正确的非功能折叠途径，抑制不可逆聚合物产生，促进折叠向正确方向进行。分子伴侣的作用机制实际上就是它如何与靶蛋白识别，结合，又解离的机制。第17页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六DNA

chaperones，DNA分子伴侣，是与DNA结合并帮助DNA折叠的蛋白质。DNA分子伴侣中DNA分子包围在蛋白质分子的表面，既高度有序，又一定程度上的结构改变。这种相互作用对DNA的转录，复制及重组十分重要。如在核小体中NA的包装。DNA分子伴侣的作用就是帮助DNA进行折叠和扭曲，从而把DNA稳定在一个适合于和蛋白结构的特定构型中。这种结合是协同的，可逆的。分子伴侣与最终阐明中心法则--当前主要问题有密切关系。DNA分子伴侣第18页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六分子伴侣的作用过程分子伴侣作用的第一步是识别。一般的分子伴侣识别特异性不高，识别非天然构象，而不是天然的构象。有的分子伴侣-“私有分子伴侣”

具高度专一性。分子伴侣识别所谓熔球体结构（moltenglobule），熔球体可能是有疏水表面。分子伴侣作用的第二步是与靶蛋白形成复合物。分子伴侣常以多聚体形式形成中心空洞的结构，电子显微镜已观察到由二圈圆面包圈形组成的十四体groel分子和一个一层圆面包圈的七体groes分子作用形成中空的非对称笼状结构（cage

model），推测靶蛋白可以在与周围环境隔离的中间空腔内不受干扰的进一步折叠。第19页，共22页，2022年，5月20日，4点51分，星期六帮助蛋白质折叠的酶帮助蛋白质折叠的酶目前只有两个：蛋白质二硫键异构酶(protein

disulfid