蛋白质分子中的超二级结构.ppt

蛋白质分子的蛋白质分子的高级结构高级结构二级结构概念二级结构概念n n蛋白质的二级结构是指它的多肽链中有规则重复的构象n n氢键是稳定二级结构的主要作用力n n一些特定的二级结构的组合体就被称为超二级结构 蛋白质的空间构象和维持构象的作用力(1) 蛋白质的构象（蛋白质的构象（conformation））(2) 多肽链折叠的空间限制因素多肽链折叠的空间限制因素　　肽平面和二面角　　肽平面和二面角　　Ｒ基团间的相互作用　　Ｒ基团间的相互作用　　水分子的作用　　水分子的作用(3) (3) 稳定蛋白质构象的作用力稳定蛋白质构象的作用力亚基亚基四级结构四级结构  -折叠片折叠片  -螺旋体螺旋体三级三级结构结构 松散肽段松散肽段二面角二面角 二面角二面角 两两相相邻邻酰酰胺胺平平面面之之间间，，能能以以共共同同的的Cα为为定定点点而而旋旋转转，，绕绕Cα-N键键旋旋转转的的角角度度称称φ角角，，绕绕C-Cα键键旋旋转转的的角角度度称称ψ角角φ和和ψ称称作二面角，亦称构象角作二面角，亦称构象角完全伸展的多肽主链构象完全伸展的多肽主链构象α-碳原子碳原子酰胺平面酰胺平面Φ=1800，，ψ=1800Φ=00，，ψ=00的多肽主链构象的多肽主链构象酰胺平面酰胺平面Φ=00，，ψ=00侧链侧链非键合原子非键合原子接触半径接触半径特特征征：1 1、、 每每隔隔3.63.6个个AAAA残残基基螺螺旋旋上升一圈，螺距上升一圈，螺距0.54nm;0.54nm; 2 、、 螺螺旋旋体体中中所所有有氨氨基基酸酸残残基基侧侧链链都都伸伸向向外外侧侧，，链链中中的的全全部部>C=0 和和>N-H几几乎乎都都平平行行于于螺螺旋旋轴轴; 3、、每每个个氨氨基基酸酸残残基基的的>N-H与与前前面面第第四四个个氨氨基基酸酸残残基基的的>C=0形形成成氢氢键键，，肽肽链链上上所所有有的的肽肽键键都都参与氢键的形成。

参与氢键的形成形成因素形成因素：：与ＡＡ组成和排列顺与ＡＡ组成和排列顺序直接相关序直接相关多多态态性性：：多多数数为为右右手手（（较较稳稳定定）），，亦有少数左手螺旋存在（不稳定亦有少数左手螺旋存在（不稳定）） α－螺旋（α－helix）β－折叠（β-pleated sheet）特特征征：两两条条或或多多条条伸伸展展的的多多肽肽链链（（或或一一条条多多肽肽链链的的若若干干肽肽段段））侧侧向向集集聚聚，，通通过过相相邻邻肽肽链链主主链链上上的的N-HN-H与与C=OC=O之之间间有有规规则则的的氢氢键键，，形形成成锯锯齿齿状状片片层层结结构构，，即即ββ－－折折叠叠片类别：平行类别：平行 反平行反平行 β－转角（β-turn）特特征征：多多肽肽链链中中氨氨基基酸酸残残基基n n的的羰羰基基上上的的氧氧与与残残基基（（n+3n+3））的的氮氮原原上上的的氢氢之之间间形形成成氢氢键键，，肽肽键键回回折折1801800 0 无规则卷曲示意图无规则卷曲无规则卷曲细胞色素细胞色素C的三级结构的三级结构二级结构的基本类型二级结构的基本类型 Helix parallel β–pleated sheet antiparallel β–pleated sheetβ-转角及无规则卷曲转角及无规则卷曲 蛋白质超二级结构蛋白质超二级结构n nGreek Key topologyGreek Key topologyDOMAINn nSuperoxide Dismulase The doubly wound topologyPDB code 9LDBDOMAIN（（1））n n三种基本组合形式：三种基本组合形式：三种基本组合形式：三种基本组合形式：αααα，，，，βαβαβ，，ββββββ。

Up-down Bundle1AEP1AEP1HCI Triple-helix coiled coil alpha-actinin 1JR8DOMAIN （（2））n nArchitecture（Horseshoe）1IB2 1IB2 RNA BINDING PROTEINRNA BINDING PROTEIN DOMAIN （（3））Alpha solenoid Orthogonal Bundle Alpha/alpha barrel 1PPR 1R3J 1KWF Hydrolase DOMAIN （（4））n nMainly Beta Mainly Beta （（Roll Roll ））　　　　　　1C0M 1NH2 1C0M 1NH2 RNA polymerase 1EX4 1EX4 DOMAIN （（5）） Clam Barrel Solenoid Clam Barrel Solenoid 4BCL 1PQ7 1K5C 4BCL 1PQ7 1K5C EndopolygalacturonaseEndopolygalacturonase All Beta TopologyBeta sandwiches:Fatty acid binding proteinPDB code: 1IFBClosed Beta BarrelPDB file: 2PORDOMAIN （（6）） Orthogonal Prism Trefoil Orthogonal Prism Trefoil Sandwich Sandwich 1B2P 1B2P（（（（Sugar binding proteinSugar binding protein））））1RG81RG8 1JK4 1JK4 DOMAIN （（7））n nAligned and Orthogonal Beta SandwichesAligned and Orthogonal Beta Sandwiches DOMAIN （（8））　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Greek Key topologyGreek Key topology（铜蛋白）（铜蛋白）（铜蛋白）（铜蛋白）DOMAIN （（9））n nGamma-crystallin Gamma-crystallin （晶体球蛋白　（晶体球蛋白　（晶体球蛋白　（晶体球蛋白　1A5D ））））DOMAIN （（10））n nThe Jellyroll Topology The Jellyroll Topology （蛋卷三明冶　（蛋卷三明冶　（蛋卷三明冶　（蛋卷三明冶　C8N））））DOMAIN （（11））n nBeta PropellorsBeta Propellors （（神经氨酸酶神经氨酸酶神经氨酸酶神经氨酸酶1B9T1B9T ）　）　DOMAIN （（12））n nAlpha and beta proteins (a/b) Alpha and beta proteins (a/b) 1AY7 1AY7 　　　　4FXN 1OBO4FXN 1OBO DOMAIN （（13））n nAlpha and beta proteins (a+b) Alpha and beta proteins (a+b) 　　　　1MB1 1H6M1MB1 1H6MProtein structures – different classes of protein structuresAll-alpha proteinCoiled-coil proteinAll-beta proteinAlpha-beta proteinmembrane proteinProtein Tertiary Structure 多多肽肽键键在在二二级级结结构构的的基基础础上上，，通通过过侧侧链链基基团团的的相相互互作作用用进进一一步步卷卷曲曲折折叠叠，，借借助助次次级级键键维维系系使使αα－－螺螺旋旋、、β－－折折叠叠片片、、β－－转转角角等等二二级级结结构构相相互互配配置置而而形形成成特特定定的的构构象象。

三三级级结结构构的的形形成成使使肽肽链链中中所所有有的的原原子子都都达达到到空空间间上上的的重重新排布 　　　　实例：肌红蛋白实例：肌红蛋白 　　　　　　 核糖核酸酶核糖核酸酶多肽链多肽链维持蛋白质分子构象的作用力a. a.盐键盐键 b. b.氢键氢键 c. c.疏水键疏水键 d. d.范得华力范得华力 e. e.二硫键二硫键肌红蛋白三级结构n nYeast Cu/Zn Superoxide Dismutase （1B4L）Catalase A From Beef (bos taurus) liver （（Ec: 1.11.1.6 ））Protein quaternary structure　　　　四四级级结结构构是是指指由由相相同同或或不不同同的的称称作作亚亚基基（（subunitsubunit））的的亚亚单单位位按按照照一一定定排排布布方方式式聚聚合合而而成成的的蛋蛋白白质质结结构构，，维维持持四四级级结结构构稳稳定定的的作作用用力力主主要要是是疏疏水水键键、、离离子子键键、、氢氢键键、、范范得得华华力力等等次次级级键键。

亚亚基基本本身身都都具具有有球球状状三三级级结结构构，，一一般般只只包包含含一一条条多多肽肽链链，，也也有有的的由由二二条条或或二二条条以以上上由由二二硫硫键键连连接接的肽链组成的肽链组成 实例：血红蛋白实例：血红蛋白 烟草花叶病毒的外壳蛋白四级结构烟草花叶病毒的外壳蛋白四级结构血红蛋白四级结构n nFrom Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii Active With Mn （1AR4）Fe-Sod From Aquifex Pyrophilus, A Hyperthermophilic Bacterium （（1COJ ））　　Human Erythrocyte Catalase(1DGB) Glutathione peroxidase (EC 1.11.1.9 PDB: 1GP1, 1PRX ) （三）蛋白质构象改变与疾病（三）蛋白质构象改变与疾病 蛋蛋白白质质构构象象疾疾病病：：若若蛋蛋白白质质的的折折叠叠发发生生错错误误，，尽尽管管其其一一级级结结构构不不变变，，但但蛋蛋白白质质的的构构象象发发生生改改变变，，仍仍可可影影响响其其功功能能，，严严重重时时可可导导致疾病发生。

致疾病发生蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病是由朊病毒蛋白疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变引起的一组人和动物神经退行性病变正常的正常的PrP富含富含α-螺旋，称为螺旋，称为PrPcPrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为为β-折叠的折叠的PrPsc，从而致病从而致病PrPcα-螺旋螺旋PrPscβ-折叠折叠正常正常疯牛病疯牛病Thank you!。