《蛋白質(zhì)的折疊》ppt課件-文庫(kù)吧
2024-12-23 19:15 本頁(yè)面
【正文】 。多種技術(shù)用于研究此過(guò)程，如快速核磁共振，快速光譜技術(shù)（熒光，遠(yuǎn)紫外和近紫外圓二色）。 蛋白質(zhì)折疊研究的概況 ? 在生物體內(nèi)， 生物信息 的流動(dòng)可以分為兩個(gè)部分：第一部分是存儲(chǔ)于 DNA序列中的遺傳信息通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯傳入蛋白質(zhì)的一級(jí)序列中，這是一維信息之間的傳遞，三聯(lián)子密碼介導(dǎo)了這一傳遞過(guò)程；第二部分是肽鏈經(jīng)過(guò)疏水塌縮、空間盤(pán)曲、側(cè)鏈聚集等折疊過(guò)程形成蛋白質(zhì)的天然構(gòu)象，同時(shí)獲得生物活性，從而將生命信息表達(dá)出來(lái)；而蛋白質(zhì)作為生命信息的表達(dá)載體，它折疊所形成的特定空間結(jié)構(gòu)是其具有生物學(xué)功能的基礎(chǔ)，也就是說(shuō)，這個(gè)一維信息向三維信息的轉(zhuǎn)化過(guò)程是表現(xiàn)生命活力所必需的。 ? 自從 20世紀(jì) 60年代， Anfinsen基于還原變性的牛胰 RNase在不需其他任何物質(zhì)幫助下，僅通過(guò)去除變性劑和還原劑就使其恢復(fù)天然結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了“多肽鏈的氨基酸序列包含了形成其熱力學(xué)上穩(wěn)定的天然構(gòu)象所必需的全部信息”的“自組裝學(xué)說(shuō)”以來(lái)，隨著對(duì)蛋白質(zhì)折疊研究的廣泛開(kāi)展，人們對(duì)蛋白質(zhì)折疊理論有了進(jìn)一步的補(bǔ)充和擴(kuò)展。Anfinsen的“自組裝熱力學(xué)假說(shuō)”得到了許多體外實(shí)驗(yàn)的證明，的確有許多蛋白在體外可進(jìn)行可逆的變性和復(fù)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。而且由于特殊的環(huán)境因素，體內(nèi)蛋白質(zhì)的折疊遠(yuǎn)非如此。 ? 體內(nèi)蛋白質(zhì)的折疊往往需要有其他輔助因子的參與，并伴隨有 ATP的水解。因此， Ellis 于 1987年提出了蛋白質(zhì)折疊的“輔助性組裝學(xué)說(shuō)”。這表明蛋白質(zhì)的折疊不僅僅是一個(gè) 熱力學(xué) 的過(guò)程，顯然也受到 動(dòng)力學(xué) 的控制。有的學(xué)者基于有些相似氨基酸 序列的蛋白質(zhì)具有不同的折疊結(jié)構(gòu)，而另外一些不同氨基酸序列的蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上卻相似的現(xiàn)象，提出了 mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)可能作為一種遺傳密碼從而影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的假說(shuō)。但目前為止，該假說(shuō)尚沒(méi)有任何實(shí)驗(yàn)證據(jù)，只有一些純數(shù)學(xué)論證。那么，蛋白質(zhì)的氨基酸序列究竟是如何確定其空間構(gòu)象的呢？圍繞這一問(wèn)題科研人員已進(jìn)行了大量出色的工作，但迄今為止我們對(duì)蛋白質(zhì)的折疊機(jī)制的認(rèn)識(shí)仍是不完整的，甚至有些方面還存在著錯(cuò)誤的觀點(diǎn)。 ? 在這方面作出重要貢獻(xiàn)的典型研究實(shí)例是美國(guó) Anfinsen小組關(guān)于牛胰 RNase的變性和復(fù)性的研究。牛胰 RNase含有 124個(gè)氨基酸殘基 ,由 8個(gè)巰基配對(duì)組成 4對(duì)二硫鍵?？梢杂?jì)算出酶分子中 8個(gè)巰基組成 4對(duì)二硫鍵的可能方式有 105種 ,這就提供了一個(gè)定量估算復(fù)性重組的指標(biāo)。在溫和的堿性條件下 ,8摩爾的濃脲和大量巰基乙醇能使 4對(duì)二硫鍵完全還原，整個(gè)分子變?yōu)闊o(wú)規(guī)則卷曲狀，酶分子變性。透析去除脲，在氧的存在下，二硫鍵重新形成，酶分子完全復(fù)性，二硫鍵中成對(duì)的巰基都與天然一樣，復(fù)性分子可以結(jié)晶且具有與天然酶晶體相同的 X射線衍射花樣，從而證實(shí)，酶分子在復(fù)性過(guò)程中 ,不僅能自發(fā)地重新折疊 ,而且只選擇了 105種二硫鍵可能配對(duì)方式中的一種。 蛋白質(zhì)折疊機(jī)制的理論模型 ? 框架模型（ Framework Model） 框架模型假設(shè)蛋白質(zhì)的局部構(gòu)象依賴于局部的氨基酸序列。在多肽鏈折疊過(guò)程的起始階段 , 先迅速形成不穩(wěn)定的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元； 隨后這些二級(jí)結(jié)構(gòu)靠近接觸 , 從而形成穩(wěn)定的二級(jí)結(jié)構(gòu)框架；最后，二級(jí)結(jié)構(gòu)框架相互拼接，肽鏈逐漸緊縮，形成了蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)。這個(gè)模型認(rèn)為即使是一個(gè)小分子的蛋白也可以一部分一部分的進(jìn)行折疊 , 其間形成的亞結(jié)構(gòu)域是折疊中間體的重要結(jié)構(gòu)。 ? 疏水塌縮模型（ Hydrophobic Collapse Model） 在疏水塌縮模型中，疏水作用力被認(rèn)為是在蛋白質(zhì)折疊過(guò)程中起決定性作用的力的因素。在形成任何二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之前首先發(fā)生很快的非特異性的疏水塌縮。 ? 擴(kuò)散 碰撞 粘合機(jī)制 （ DiffusionCollisionAdhesion Model） 該模型認(rèn)為蛋白質(zhì)的折疊起始于伸展肽鏈上的幾個(gè)位點(diǎn)，在這些位點(diǎn)上生成不穩(wěn)定的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元或者疏水簇，主要依靠局部序列的近程或中程（ 34個(gè)殘基）相互作用來(lái)維系。它們以非特異性布朗運(yùn)動(dòng)的方式擴(kuò)散、碰撞、相互黏附，導(dǎo)致大的結(jié)構(gòu)生成并因此而增加了穩(wěn)定性。進(jìn)一步的碰撞形成具有疏水核心和二級(jí)結(jié)構(gòu)的類(lèi)熔球態(tài)中間體的球狀結(jié)構(gòu)。球形中間體調(diào)整為致密的、無(wú)活性的類(lèi)似天然結(jié)構(gòu)的高度有序熔球態(tài)結(jié)構(gòu)。最后無(wú)活性的高度有序熔球態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥暾挠谢盍Φ奶烊粦B(tài)。 ? 成核 凝聚 生長(zhǎng)模型（ NuclearCondensationGrowth Model） 根據(jù)這種模型，肽鏈中的某一區(qū)域可以形成“折疊晶核”，以它們?yōu)楹诵?，整個(gè)肽鏈繼續(xù)折疊進(jìn)而獲得天然構(gòu)象。所謂“晶核”實(shí)際上是由一些特殊的氨基酸殘基形成的類(lèi)似于天然態(tài)相互作用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這些殘基間不是以非特異的疏水作用維系的，而是由特異的相互作用使這些殘基形成了緊密堆積。晶核的形成是折疊起始階段限速步驟。 ? 拼版模型（ JigSaw Puzzle Model） 此模型的中心思想就是多肽鏈可以沿多條不同的途徑進(jìn)行折疊 , 在沿每條途徑折疊的過(guò)程中都是天然結(jié)構(gòu)越來(lái)越多 , 最終都能形成天然構(gòu)象 , 而且沿每條途徑的折疊速度都較快 , 與單一途徑折
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