蛋白质组学-蛋白质结构基础

蛋白质结构基础蛋白质结构概论蛋白质的基本化学元素成份元素平均含量H氢 7%C碳 50%N氮 16%O氧 23%S硫 0-3%其它 微量

蛋白质平均含氮量为16％，是凯氏定氮法估算蛋白质含量的基础。蛋白质的分类(根据是否含有非氨基酸成份)●简单蛋白质(simpleproteins)

仅由氨基酸组成，不含其它化学成份。●缀合蛋白质(conjugatedproteins)

不仅含有氨基酸，还含有其它通过共价键或非共价键连接的化学成份作为其结构的组成部分，这些非氨基酸组份通常称为辅基(prostheticgroup)或配体(ligand)。蛋白质的分类(根据溶解性质等)●清蛋白(albumin):溶于水、稀盐、稀酸、稀碱。为饱和硫酸胺所沉淀。●球蛋白(globulin):为饱和硫酸胺所沉淀。●谷蛋白(glutelin):不溶于水、醇及中性盐溶液，但溶于稀酸或稀碱。●谷醇溶蛋白(prolamine):不溶于水和无水乙醇，但溶于70%-80%乙醇。分子中脯氨酸和酰胺较多。●组蛋白(histone):溶于水及稀酸，但为氨水所沉淀。分子中组氨酸、赖氨酸较多，呈碱性。●鱼精蛋白(protamine):溶于水及稀酸，不溶于氨水。分子中碱性残基很多，呈碱性。●硬蛋白(scleroprotein):不溶于水、盐、稀酸或稀碱。蛋白质的分类(根据辅基或配基类型)●糖蛋白(glycoproteins):含糖类。●脂蛋白(lipoproteins):含三酰甘油,胆固醇,磷脂。●核蛋白(nucleoproteins):辅基为核酸。●磷蛋白(phosphoproteins):含与Ser、Thr或Tyr残基的羟基酯化的磷酸基。●金属蛋白(metalloproteins):含Fe,Zn,Cu,Ca,Mn,Mg等配位金属离子。●血红素蛋白(hemoproteins):辅基为血红素(即含Fe的卟啉化合物)。●黄素蛋白(flavoproteins):含黄素,辅基为FMN和FAD。蛋白质的分类(根据生物学功能)●酶(enzymes)●调节蛋白(regulatoryproteins)●转运蛋白(transportproteins)●储存蛋白(storageproteins)●收缩与游动蛋白(contractileandmotileproteins)●结构蛋白(structuralproteins)●支架蛋白(scaffoldproteins)●保护与开发蛋白(protectiveandexploitiveproteins)●异常蛋白(exoticproteins)蛋白质的分类(根据形状与溶解度)●纤维状蛋白质(fibrousproteins)

具有较简单与规则的线性结构，呈细棒状或纤维状，通常主要起结构作用。在体内主要起结构作用。

典型的纤维状蛋白质有：不溶于水的胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白、丝蛋白等；溶于水的肌球蛋白、血纤蛋白原等。蛋白质的分类(根据形状与溶解度)●球状蛋白质(globularproteins)

形状接近球形或椭球形。多肽链折叠紧密，疏水基团位于分子内部，亲水基团外露于分子表面，故水溶性好。蛋白质的分类(根据形状与溶解度)●膜蛋白质(membraneproteins)

与细胞的各种膜系统结合而存在。为了能够与膜内的非极性基团相互作用，膜蛋白的疏水氨基酸残基侧链通常申向外部。膜蛋白不能溶于水但可以溶于去垢剂溶液。蛋白质的分子量●蛋白质相对分子质量变化范围很大，可以从6kD到105kD甚至更大。分子量的下限界定有一定的人为任意性。●蛋白质可能由一条多肽链构成(通常称为单体蛋白质)，也可能由两条或更多条多肽链构成(通常称为寡聚或多聚蛋白质)。蛋白质的构象与结构的组织层次“Perhapsthemostremarkablefeaturesofthemoleculeare

itscomplexityanditslackofsymmetry.Thearrangementseemstobealmosttotallylackinginkindofregularitieswhichoninstinctivelyanticipates,and

itismorecomplicatedthanhasbeenpredictedbyanytheoryofproteinstructure.”JohnKendrew

DNA的信息储存和转换主要是线性的，因此DNA分子的结构是比较简单的。

蛋白质在细胞中则必须通过详细的三维结构识别成千上万种不同的分子，这就需要蛋白质分子具有结构的多样性。

尽管蛋白质结构比较复杂，但仍然有许多规律。蛋白质结构研究得出的第一个基本规律是：亲水表面疏水内核

水溶性球蛋白的折叠是将其疏水侧链置于分子的内部，产生一个“疏水内核”和一个“亲水表面”。氨基酸残基序列二级结构超二级结构结构域与三级结构多亚基结构与分子聚合体蛋白质分子结构是有层次的蛋白质功能的多样性●催化(catalysis)●调节(regulation)●转运(transportation)●储存(storage)●运动(mobilization)●结构成份(structuralelements)●支架(scaffolding)●防御与进攻(defenseandattack)●异常功能(exoticproteins)溶菌酶的催化活性中心病毒蛋白与抑制剂复合物通过蛋白质分子结构可以观察到生物活性部位氨基酸是构成蛋白质的基本化学成分氨基酸的化学结构氨基酸是构成蛋白质的基本化学成分

蛋白质中存在20种由遗传密码所决定的标准氨基酸残基。特殊情况下还存在着少量经过修饰的特殊氨基酸（例如，凝血因子IX/X中的Gla）。氨基酸是构成蛋白质的基本化学成分疏水侧链氨基酸丙氨酸AlaA

缬氨酸ValV

亮氨酸LeuL

异亮氨酸IleI

苯丙氨酸PheF

脯氨酸ProP

甲硫氨酸MetM

色氨酸TrpW氨基酸是构成蛋白质的基本化学成分不带电极性侧链氨基酸丝氨酸SerS

苏氨酸ThrT

半胱氨酸CysC

天冬酰胺AsnN

谷氨酰胺GlnQ

酪氨酸TyrY侧链仅有1个H原子的氨基酸甘氨酸GlyG氨基酸是构成蛋白质的基本化学成分带电荷侧链氨基酸

天冬氨酸AspD

谷氨酸GluE

精氨酸ArgR

赖氨酸LysK

组氨酸HisHCOO－

|C－H|CH2|CH2|C谷氨酰胺GlnQONH2+NH3氨基酸是构成蛋白质的基本化学成分………氨基酸的两种立体构型氨基酸的立体构型

除甘氨酸(Gly)外，其他氨基酸都是手性分子。天然状态下的绝大多数蛋白质生物合成仅利用L型氨基酸，仅仅在极少数低等生物的蛋白质中存在D型氨基酸。但是，并无显然的理由可以解释为什麽蛋白质分子在进化过程中选择了L型氨基酸。COO－

|C－H|CH2|CH2|C谷氨酰胺GlnQONH2+NH3

位置编号氨基酸的侧链结构

位置编号甲硫氨酸MetM氨基酸残基的平均分子量估算110Dalton/Residue肽键的形成H－N

在蛋白质生物合成过程中，一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基脱水缩合形成肽键。

生成肽键的反应在肽链的形成过程中不断重复。肽链的顺序方向定义为从氨基端到羧基端。NC多肽链的形成

肽链的每个氨基酸残基均是由主链原子和侧链原子构成的。主链原子包括一个与侧链相连的C原子、两个分别与C原子相连的NH基团和C’＝O基团。多肽链的形成

肽链可以分为若干个肽单位，即从一个C原子到相邻的下一个C原子为一个肽单位。除去第一个和最后一个C原子外，每一个C原子均属于两个肽单位。肽单位中的所有主链原子均处于一个称为肽平面的平面内。侧链原子不包括在肽平面内。多肽链的形成反式肽键OC’NHCC反式肽键角~180氨基酸残基为蛋白质构象稳定和功能发挥提供了结构基础●氨基酸残基可贡献于形成蛋白质分子的疏水内核以及某些蛋白质分子表面之间的相互作用。GluArg●带有相反电荷的氨基酸残基侧链在空间上处于合适的距离时往往形成盐键，有利于蛋白质分子构象的稳定。

两个位于肽链不同部位的半胱氨酸，如果彼此在空间上是接近的，则有可能被氧化形成二硫键(disulfidebond)。

这种反应需要一个氧化环境，通常不能存在于胞内蛋白中，因为胞内蛋白主要处于还原状态。二硫键大量出现于胞外蛋白中，在真核生物中二硫键的形成发生于内质网中。

二硫键可以稳定蛋白质的三维结构，使得蛋白质更容易抵御外界环境对其构象的破坏作用。

利用蛋白质工程技术，人们有可能可以将二硫键引入蛋白质和酶，使其活力或热稳定性能改善，以利于工业化的使用。

带电荷的和极性的氨基酸侧链往往是蛋白质功能发挥的必需基团。Ser195-His57-Asp102His142-His146-His152-Watermolecule

带电荷的和极性的氨基酸侧链往往是蛋白质功能发挥的必需基团。多肽链折叠的主链构象角构象角ABCDABCD主链构象角由于肽键的部分双键性质，无转动自由度，所以每个肽单位仅仅能够围绕两个单键转动。绕N－C转动的角称为角，绕C－C转动的角称为角。每一个氨基酸残基的角和角确定之后，主链的构象也就随之确定。绕C’－N转动的角称为角。角角角肽平面构象角OC’NHCC反式肽键角~180主链构象角C

由于立体化学的限制，一个氨基酸残基的角和角的任意组合是不允许的。以角和角作图，称为Ramachandran图。某个蛋白质主链构象分布的Ramachandran图主链构象角

侧链仅有一个H原子的甘氨酸残基相比于其它氨基酸残基可以拥有更大范围的构象角，从而允许在蛋白质分子中产生不寻常的主链构象，这就是为什麽在同源蛋白质中，甘氨酸残基往往是保守的原因之一。某个蛋白质主链构象分布的Ramachandran图氨基酸残基序列二级结构超二级结构结构域与三级结构多亚基结构与分子聚合体蛋白质分子结构是有层次的蛋白质分子的二级结构(SecondaryStructure)螺旋螺旋

-螺旋是蛋白质分子的主要结构成分之一，是由一段连续的肽链片段形成的。标准的-螺旋为每圈3.6个残基。第n个残基的C＝O和第n+4个残基的NH之间形成氢键，除去第一个NH和最后一个C＝O外，其余所有NH和C＝O均形成了氢键。螺旋

■-螺旋的末端是极性的，通常位于蛋白质分子的表面。-螺旋在蛋白质分子中的长度变化很大，可以从4个到40个不等。

■在蛋白质分子结构中观察到-螺旋几乎都是右手螺旋，短的左手螺旋偶尔也会出现。

■-螺旋中的氢键均指向相同的方向。总体效应是产生一个有意义的净偶极。-螺旋的氨基端可提供部分正电荷，羧基端可以提供部分负电荷。

■不同的氨基酸残基对于-螺旋有着倾向性的偏好和厌恶。

■-螺旋在蛋白质分子中的分布是有倾向性的。螺旋-螺旋中的氢键均指向相同的方向，即肽单位沿螺旋轴处于相同的取向。由于肽单位有来自不同的NH和C＝O基团的偶极运动，这些偶极运动也是沿着螺旋轴的方向，总体效应是产生一个有意义的净偶极。-螺旋的氨基端可提供部分正电荷，羧基端可以提供部分负电荷，这些电荷可以攻击反电荷的配基。带负电荷的配基尤其当它们包含磷酸基团时，通常结合到-螺旋的氨基端。这样的配基相互作用在蛋白质结构中是比较常见的。螺旋

除了脯氨酸外，-螺旋中的所有氨基酸残基的侧链均处于螺旋的外侧。由于脯氨酸主链的环状结构，往往引起-螺旋的有意义的弯曲。当然，并非所有的-螺旋的弯曲都是由于脯氨酸残基的存在。不同的氨基酸残基对于-螺旋有着倾向性的偏好和厌恶：

Ala,Glu,Lue,Met等对-螺旋有着倾向性的偏好，Pro,Gly,Ser等倾向于不参加-螺旋。

-螺旋在蛋白质分子中的分布是有倾向性的。

在水溶性球蛋白结构中，-螺旋的一般位置是处于蛋白质分子的外部。螺旋的一面朝着溶液，另一面朝着蛋白质的疏水内核，沿着螺旋走向残基发生周期性的疏水性转变。但是，-螺旋也可以完全包埋于分子的内部或完全暴露于分子的表面。与细胞膜结合的-螺旋通常处于疏水的环境中，此时大多数残基的侧链是疏水侧链。如果蛋白质中有一段较长的疏水残基序列，则可能是一段与细胞膜作用有关的螺旋。回折反平行回折平行回折

蛋白质分子的另一种主要结构成分是回折，这种结构是蛋白质分子中若干段区域的称为-链的多肽链形成的。在回折中，-链处于伸展状态，一条链的C＝O与另一条链的NH形成氢键。-链可以有两种方式形成回折：一种是所有的-链均具有相同的方向(平行回折)，另一种是相互靠近的两条-链具有相反的方向(反平行回折)。除了位于两侧的-链外，所有肽链上的C＝O基团和NH基团均形成了氢键。回折回折回折也可以混合的平行和反平行的形式存在。几乎所有的回折，不管是平行的、反平行的、或者是混合的，均存在着链的扭曲，这种扭曲通常大部分是右手的。E.coli

thioredoxinAgkistrodon

acutusserineproteaseAgkistrodon

acutuszinc-metalloproteinase蛋白质分子表面的环区域蛋白质分子表面的环区域

大多数蛋白质分子是由-螺旋和/或回折构成的。这些-螺旋和/或回折通常由不同长度和不规则形状的环区域相连接。螺旋与回折的组合形成了分子的稳定的疏水内核，环区域位于分子的表面。主链上的这环区域的C＝O和NH基团一般不相互形成氢键，而是与溶剂中的水分子形成氢键。暴露于溶剂中的环区域的残基通常是一些带电的和亲水的残基，据此进行的环区域的预测可信度往往比对-螺旋和回折的预测还要高。

不同种属的蛋白质氨基酸残基序列同源比较表明，某些残基的插入/缺失往往发生在环区域。在分子进化的过程中，蛋白质分子的内核要比环区域更稳定。由于环区域具有连接螺旋、回折的功能，故环区域通常参与形成蛋白质的“结合部位”或酶的“活性中心”。抗体的抗原结合部位的“发夹环”锌金属蛋白酶的“Met-turn”蛋白质分子表面的环区域

蛋白质分子结构的拓扑作图对于理解蛋白质结构及其与生物功能的关系是非常重要的！蛋白质分子的超二级结构(花样)

(super-secondarystructureormotif)氨基酸残基序列－－sequence

ofaminoacidresidues -□-□-□-□-□-□-□-□-□-□-

↓二级结构－－secondarystructure

-螺旋，-链，环状区域(loop)

↓超二级结构(花样)－－super-secondarystructureormotif

?

↓结构域－－domain三级结构－－tertiarystructure四级结构(多亚基结构)－－quaternarystructure分子聚合体－－molecularassembly

若干二级结构单元(secondarystructureelement)可以形成特殊的几何组合出现在蛋白质结构中。这些由二级结构依据特殊的几何关系组合起来的结构称为超二级结构(super-secondarystructure)或花样(motif)。

超二级结构（花样）的存在，既可能与某些特殊的生物功能相关联，也可能仅仅作为蛋白质结构的组装模块。回折反平行回折平行回折

回折是蛋白质分子的主要结构成分之一，这种结构是由蛋白质分子中若干段区域的称为-链的多肽链形成的。在回折中，-链处于伸展状态，一条链的C＝O与另一条链的NH形成氢键。-链可以有两种方式形成回折：一种是所有的-链均具有相同的方向(平行回折)，另一种是相互靠近的两条-链具有相反的方向(反平行回折)。除了位于两侧的-链外，所有肽链上的C＝O基团和NH基团均形成了氢键。-环-花样（helix-loop-helixmotiforhelix-turn-loopmotif）

-环-花样是含有两个-螺旋并以一个环区域相连接的具有特殊功能的超二级结构。在已知的蛋白质结构中，观察到两类这样的花样：

1。DNA结合花样；

2。钙结合花样（又称EF手，EFhand）。DNA结合花样模式图钙结合花样（又称EF手）模式图helixhelixlooploophelixhelixCa肌钙蛋白(troponin)TroponinC(TnC)分子结构EFhand三个亚基：

TnC (一种Ca结合蛋白，与CaM有70%同源度),

TnI (可与肌动蛋白actin结合),

TnT (可与原肌球蛋白tropomyosin结合)Ca2+-环-花样或发夹花样(-loop-motiforhairpinmotif)

发夹或-环-花样是两条反平行的-链通过一个环相连接构成的超二级结构，在蛋白质结构中频繁出现。回折中相邻的两条-链非常容易形成这种发夹花样。两条-链之间的环的长度不等。与-环-花样不同的是，发夹花样与特殊的功能并无直接的联系。CN-环-花样或发夹花样(-loop-motiforhairpinmotif)SubunitofneuraminidasefrominfluenzavirusStructureofhumanplasmaretinol-bindingprotein(RBP)--花样（--motif）

发夹或-环-花样通常用来连接两条反平行的-链。如何连接两条平行的-链？如果两条相邻的平行的-链的残基是连续的，其连接部分必然处于-链的两端。多肽链必须依靠环区域转两次才能够使得两条-链相平行，依次为：

-链－－环1－－螺旋－－环2－－

-链这样的超二级结构称为--花样（--motif）。

--花样在具有平行回折的蛋白质结构中均存在。在这种结构花样中，环1区域经常包含功能性结合部位或者活性部位，环2区域则未发现与活性部位直接相关。--花样（--motif）NCNC--花样具有两种可能的手性，大部分蛋白质中存在的--花样是右手的，少量的蛋白质(例如:subtilisin)中存在左手的--花样。右手左手-链1-链2环1环2-链1-链2环1环2螺旋螺旋--花样（--motif）TheFMN-bindingredoxproteinflavodoxinTheenzymeadenylate

kinaseThepolypeptidechainoftheenzymepyruvate

kinase希腊图案花样(Greekkeymotif)

四个邻近的反平行-链通常排列为类似于一种被称为Greekkey的古希腊装饰图案的重复单位，故在蛋白质结构中出现的这种超二级结构被称为希腊图案花样(Greekkeymotif)，常见于蛋白质结构中，但与特殊功能并无直接的联系。

在这种结构花样中，四条平行的-链彼此之间并不是形成发夹型的连接。第n条-链是与第n+3条或第n-3条-链连接，在蛋白质结构中发现的希腊图案花样均是前者即图(a)所示。蛋白质分子的结构域与三级结构

(domainandtertiarystructure)氨基酸残基序列－－sequenceofaminoacidresidues -□-□-□-□-□-□-□-□-□-□-

↓二级结构－－secondarystructure -螺旋，-链，环状区域(loop)

↓超二级结构(花样)－－super-secondarystructureormotif-loop-，-loop-，--，TheGreekkey

↓结构域－－domain三级结构－－tertiarystructure ↓四级结构(多亚基结构)－－quaternarystructure分子聚合体－－molecularassembly

蛋白质结构中的若干个二级结构和/或结构花样（motif）通常会依据特定的几何位置排列形成较为致密的称为“结构域(domain)”的球形结构。

三级结构（tertiarystructure）作为常用的术语有两重含义：其一，单条多肽链折叠形成的由一个或者多个结构域组成的全部结构；其二，二级结构和/或结构花样排列形成的结构域。

如果蛋白质包含多条多肽链而且这些多肽链彼此之间是以共价键（通常是二硫键）相连接的，那么通常将这些多肽链归属于一个三级结构。如果这些多肽链彼此之间是以非共价键相互作用，通常将这些多肽链归属于不同的三级结构。S-S■蛋白质三级结构（tertiarystructure）的基本结构单位是结构域（domain）。一个蛋白质可以仅仅包含一个结构域，也可以包含多个结构域，故结构域是能够独立折叠成为稳定的三级结构的多肽链的一部分或者全部。作为基本结构单位的结构域称为结构结构域（structuraldomain）。

■结构域也是功能单位，许多包含多个结构域的蛋白质中的不同结构域是与不同的功能相关联的。作为基本功能单位的结构域称为功能结构域（functionaldomain）。

■不同蛋白质中的同源的氨基酸残基序列往往会形成类似的结构域或三级结构。结构域由不同的二级结构和/或超二级结构组合形成的。在蛋白质中，这种组合的数量是有限的，某些组合方式似乎是蛋白质结构所偏爱的，并且相似的结构域结构在具有不同功能不同氨基酸残基序列的蛋白质中经常重复出现。

■包含多个结构域的蛋白质中的各个结构域彼此之间可以是结构/功能类似的，也可以是结构/功能不相关的。OrganizationofpolypeptidechainsintodomainsCaDomainsthatarehomologoustotheepidermalgrowthfactor,EGF,whichisasmallpolypeptidechainof53aminoacidresidues.KSerineproteinasedomainsthatarehomologoustochymotrpsin,whichhasabout245aminoacidresiduesarrangedintwodomains.Kringledomainsthathaveacharacteristicpatternofthreeinternaldisulphidebridgeswithinaregionofabout85aminiacidresidues.Calcium-bindingdomain

结构域也是功能单位，许多包含多个结构域的蛋白质中的不同结构域是与不同的功能相关联的。TwooftheenzymaticactivitiesinvolvedinthebiosynthesisoftryptophaninE.coli,PhosphoRibosyl

Anthranilate(PRA)isomeraseandIndoleGlycerolPhosphate(IGP)synthase,areperformedbytwoseparatedomainsinthepolypeptidechainofabifunctionalenzyme.PRA-isomeraseIGP-synthaseP-IV型P-III型P-II型P-IA型,P-IB型LectinHi-cysDisintegrinProteinaseSnake-venomzinc-metalloproteinasefamily凝血IX/X因子结合蛋白类似蛋白（类C-型凝集素）

许多例子表明，某个种属的多个独立的多肽链完成的几种生物学功能在另一个种属中可以由一个蛋白质中的不同结构域来完成。

例如，脂肪酸的合成需要七种不同的催化反应，在植物的叶绿体中，这些反应由七种不同的酶所催化，而在哺乳动物中，这些反应是由一条多肽链的七个结构域来完成。

例如，在E.coli中，PRA-isomerase:IGP

synthase

是一个单条多肽链的双结构域的双功能酶，但在Bacillussubtilis中，这两个反应是由两个独立的酶完成的。IGP-synthasePRA-isomerase蛋白质结构拓扑规律之一：

1。连续的氨基酸残基区域通常在空间中是彼此靠近的，即连续残基空间区域相对聚集现象（相应地，在序列上彼此不靠近的氨基酸残基在空间上可以靠近，也可以不靠近）；-□-□-□-□-□-□-□-□-□-□--□-□-□-□-□-□-□-□-□-□-例如Thepolypeptidechainoftheenzymepyruvate

kinaseSnake-venomzinc-metalloproteinaseStreptomyceglucose(xylose)isomerase蛋白质结构拓扑规律之二：

2。如果抓住肽链的N端和C端，将肽链拉直成为一条直线，将不会出现直线“打结”的现象。NCNC一个结构一个功能结构保守性/易变性功能保守性/易变性一个结构多个结构多个功能一个功能蛋白质结构域与三级结构的分类

为了研究蛋白质结构的基本规律，探讨结构与功能的一般关系，人们使用了许多方法从不同的角度对已知的蛋白质结构进行分类研究，有些是基于生物学功能；有些是基于三维结构自身；有些是将二者结合在一起。适当的分类结果可以非常有利于帮助人们深化对相关问题的认识，对于相关的结构预测和功能预测非常有利。蛋白质结构域与三级结构的分类

基于结构与功能的分类实例：

锌金属蛋白酶是一类可以催化肽链内部肽键水解的肽链内切酶，尽管其所属的各个亚家族成员的整体空间结构差异较为显著，但催化活性部位的结构非常类似，故将它们归属于一类称为“metzicin”的蛋白质家族。

基于结构的M.Levitt&C.Chothia的蛋白质结构分类。此方法认为二级结构的组合构成了大多数蛋白质结构域的结构核心，据此将蛋白质结构(域)分为四类：1。型－－型结构(域)主要由螺旋构成，例如肌红蛋白的结构。2。型－－型结构(域)主要由反平行的回折构成，通常是两个回折相互包裹在一起，例如质体兰素的结构。3。/型－－/型结构(域)主要是由螺旋所包裹的以平行链为主的--花样所构成，例如木糖异构酶催化结构域的结构。4。其它类型－－还有一些蛋白质结构(域)是由一些不连续的-和/或-花样组合而成，并且通常在由螺旋包裹的结构域的一部分形成一个小的反平行回折，归属于第四类，例如某些核酸酶的结构等。此外，还有一些小的蛋白质，富含二硫键或金属离子，形成一个特殊的种类，这些蛋白质的结构似乎在较大程度上受金属离子或者二硫键的影响，看起来比常规蛋白显得无序。蛋白质结构域与三级结构的分类型结构(域)型结构(域)主要由螺旋构成，这些螺旋由表面的环区域相连接。在已知的蛋白质结构中，有两种最常见的螺旋排列方式：

1。球状折叠；

2。四螺旋束。在几种主要类型的蛋白质结构中，型结构(域)的数量最少。球状折叠型结构(域)

应用晶体X射线衍射技术测定的第一个水溶性球蛋白－－肌红蛋白属于型结构(域)而且具有球状折叠的螺旋排列方式。这种折叠方式出现在一个较为庞大的相关蛋白家族中，包括肌红蛋白、血红蛋白以及藻类捕光蛋白体phycocyanins等。在球状折叠中，螺旋以不同的方向绕核缠绕，使得彼此在结构上相互靠近，螺旋轴之间的夹角比较大。此家族的蛋白分布极为广泛，从脊椎动物、昆虫到植物等，氨基酸残基序列的同源性也变化极大（从99％到16％不等），但空间折叠却极为保守。这是一个较为经典的研究分子进化的实例：变化非常大的氨基酸残基序列如何能够形成三维结构上非常类似的蛋白质？在进化过程中，蛋白质三维结构适应突变的机制是什麽？型结构(域)四螺旋束RNA结合蛋白ROP是一个由特定的质粒编码的小RNA结合蛋白，参与质粒的复制。ROP的单体是一条由63个氨基酸残基组成的多肽链，由两个反平行的螺旋和一个3个残基构成的环区域所组成。ROP是以二聚体形式存在，四个螺旋构成四螺旋束，四螺旋束中的每条螺旋的取向使得疏水的侧链聚集在一起形成疏水内核，亲水侧链处于四螺旋束的表面。FeFe型结构(域)四螺旋束

四螺旋束不仅存在于ROP蛋白中，其分布是较为广泛的，包括myohemerthrin（一种海生蠕虫中的含有非血卟啉铁的氧转运蛋白）、cytochromec’和cytochromeb562（为含有血卟啉的电子载体）、ferritin（真核细胞中Fe的储存分子）、TMV（烟草花叶病毒）的外壳蛋白等。

Myohemerthrin和cytochromes的活性中心均处于分子一端的螺旋之间，当然，结构细节是不同的。型结构(域)

从功能角度看，具有型结构(域)的蛋白质是较为杂散的，包括了酶、输运蛋白、抗体和病毒外壳蛋白等。

型结构(域)的内核是由几个到十几个-链所构成。这些-链通常主要以反平行的方式排列，而且形成两个交联在一起并相互堆积的回折。回折有正常的扭曲。当两个扭曲的回折堆积在一起时，形成一个桶状结构。常见的有三种类型：

1。上下回折桶型 （up-and-down-sheetorbarrel）；

2。希腊图案型 （Greekkeymotifbarrel）；

3。果冻卷饼桶型 （jellyrollbarrelorSwissrollbarrel）。型结构(域)－－上下回折桶型（up-and-down-sheetorbarrel）Theenzymesuperoxide

dismutase(SOD)Huannplasmaretinol-bindingprotein(RBP)

如果连续的每一条链依次首尾相连即第j条链与第j+1条链相连，并且最后一条链与第一条链以氢键相连，这是最简单的拓扑结构，称为上下回折桶，其中链的排列是反平行的，链间都是发夹式连接。上下回折桶型结构在功能上也存在着多样性，例如视黄醇结合蛋白、-乳球蛋白等。Tetrametricmoleculeofneuraminidase型结构(域)－－上下回折桶型（up-and-down-sheetorbarrel）Super-barrel（超级桶）型结构(域)

－－希腊图案型（Greekkeymotifbarrel）－－果冻卷饼桶型（jellyrollbarrelorSwissrollbarrel）

希腊图案花样提供了简单的反平行链的连接方式，这些反平行的链位于桶的两侧，但每条链并不是简单的顺序首尾相连。

在具有希腊图案花样的反平行桶的结构中，在桶的两端由“环区”横过，这就产生了称为果冻卷饼桶的形状，多肽链绕桶核缠绕。型结构(域)

－－果冻卷饼桶型（jellyrollbarrelorSwissrollbarrel）InfluenzavirushemagglutininHemagglutinin亚基的头部结构是一个扭曲的果冻卷饼桶型结构。/型结构(域)/型结构(域)是一类出现频率最高的结构类型，含有一个由-螺旋包裹着的平行的或者混合的回折所形成的结构内核。很多蛋白质（包括许多参与糖酵解过程的酶、许多结合和转运代谢物的蛋白质等）都具有/型结构(域)。在/型结构(域)中，由环区域形成结合裂缝，这些区域对于结构虽无特别的作用，但通常参与形成蛋白质的结合和/或催化活性（bindingactivityand/orcatalyticactivity）。

/型结构(域)可进一步分为两类：

1。TIM桶；

2。开放扭曲的回折片。第一类/型结构(域)－－TIM桶

第一类/型结构(域)具有一个由八个扭曲的平行的-链排列在一起组成的结构内核，模样很像一个啤酒桶，连接这些彼此平行的-链的-螺旋均缠绕在“桶”的外沿。因为是在丙糖异构酶(TIM)中首次发现此种类型的结构，故称之为“TIM桶”。八股的/型TIM桶结构是所有结构域中最大和最规则的结构，形成这样的结构至少需要200个氨基酸残基，其中大部分残基用于形成八个-链和八个-螺旋，其余残基用于形成连接-链和-螺旋的环区域。PRA-isomerase:IGP

synthaseTheenzymepyruvate

kinaseTheenzy