《蛋白質(zhì)的折疊》ppt課件-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 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。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)”。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。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)。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。 ? 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。 分子伴侶 1978 年 , Laskey 在進(jìn)行組蛋白和 DNA 在體外生理離子強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn) , 必須要有一種細(xì)胞核內(nèi)的酸性蛋白 核質(zhì)素 (nucleoplasmin) 存在時(shí) , 二者才能組裝成核小體 , 否則就發(fā)生沉淀。這一概念目前已延伸到許多蛋白質(zhì) , 現(xiàn)已鑒定出來(lái)的分子伴侶主要屬于三類(lèi)高度保守的蛋白質(zhì)家族： stress 90 family、stress 70 family、 stress 60 family。在概念上有熱力學(xué)的問(wèn)題和動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題；蛋白質(zhì)在體外折疊和在細(xì)胞內(nèi)折疊的問(wèn)題；有理論研究和實(shí)驗(yàn)研究的問(wèn)題。就是根據(jù)測(cè)得的蛋白質(zhì)的一級(jí)序列預(yù)測(cè)由Anfinsen原理決定的特定的空間結(jié)構(gòu)。 同時(shí)，它還存在重要的潛在應(yīng)用前景，例如以下幾個(gè)方面： ? 利用 DNA重組技術(shù) 可以將外源基因?qū)胨拗骷?xì)胞。但由于我們無(wú)法了解這一多肽將折疊為何種構(gòu)象，從而無(wú)法按照自己意愿設(shè)計(jì)我們需要的、具有特定功能的蛋白質(zhì)。因此，深入了解蛋白質(zhì)折疊與錯(cuò)誤折疊的關(guān)系對(duì)于這些疾病的致病機(jī)制的闡明以及治療方法的尋找將大有幫助。另外，我們對(duì)于蛋白質(zhì)相互作用、配體與蛋白質(zhì)的作用等結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究也有賴(lài)于蛋白質(zhì)折疊機(jī)制的闡明。在正常機(jī)體中， Prion是正常神經(jīng)活動(dòng)所需要的蛋白質(zhì)，而致病 Prion與正常 Prion的一級(jí)結(jié)構(gòu)完全相同，只是空間結(jié)構(gòu)不同。而致病 Prion的信息已被諾貝爾獎(jiǎng)獲得者普魯辛納證明不是來(lái)自基因的變化，致病蛋白 Prion導(dǎo)致正常蛋白Prion轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏〉恼郫B狀態(tài)是通過(guò)蛋白分子間的作用而感染！這種相互作用的本質(zhì)和機(jī)制是什么？?jī)H僅改變了折疊狀態(tài)的分子又如何導(dǎo)致嚴(yán)重的疾?。窟@些問(wèn)題都不能用傳統(tǒng)的概念給予滿意的解釋?zhuān)虼嗽诳茖W(xué)界引起激烈的爭(zhēng)論，有關(guān)研究的強(qiáng)度和競(jìng)爭(zhēng)性也隨之大大增強(qiáng)。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)有些小分子可以穿越細(xì)胞作為配體與突變蛋白結(jié)合，從而使原已失去作戰(zhàn)能力的突變蛋白逃逸“蛋白質(zhì)質(zhì)量控制系統(tǒng)”而“帶傷作戰(zhàn)”。但是當(dāng)前經(jīng)常遇到的困難，是在簡(jiǎn)單的微生物細(xì)胞內(nèi)引入異體 DNA后所合成的多肽鏈往往不能正確折疊成為有生物活性的蛋白質(zhì)而形成不溶解的包含體或被降解。在體外條件下，不能再折疊的蛋白質(zhì)通常是因?yàn)榻?jīng)歷某些干擾性共價(jià)修飾過(guò)程，從而失去了某些折疊態(tài)所需要的輔助因子，或者產(chǎn)生了沉淀。蛋白質(zhì)在一個(gè)很短時(shí)間的范圍內(nèi)折疊，一定是因?yàn)檠刂承┐_定的途徑進(jìn)行。多肽鏈在某些分子伴侶的幫助下，折疊成具有特定功能的三維結(jié)構(gòu)。雖然核糖體和分子伴侶等細(xì)胞內(nèi)構(gòu)件，對(duì)于蛋白質(zhì)分子在體內(nèi)完成正確折疊發(fā)揮了重要的作用，但它們只是輔助因素，蛋白最終構(gòu)象的決定因素仍在于其一級(jí)序列。在蛋白折疊與去折疊途徑中的每一種狀態(tài)，都可能自發(fā)地或被某些特定條件誘導(dǎo)，向其它狀態(tài)歧化。人們關(guān)于蛋白分子折疊機(jī)理的很多認(rèn)識(shí)都來(lái)自于試管中的折疊研究。常用的變性劑有溫度、尿素和胍鹽等。 C， pH值 7，化學(xué)變性劑盡量用尿素，對(duì)于特殊的蛋白可以用胍鹽。 ? 關(guān)于體內(nèi)折疊與體外折疊，細(xì)胞生物學(xué)家比較關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題是，它們的折疊方式是不是一樣的，換言之，就是我們從蛋白的體外折疊實(shí)驗(yàn)獲得的認(rèn)識(shí)和規(guī)律，是否適用于體內(nèi)折疊。因?yàn)檫@些蛋白即使在細(xì)胞內(nèi)也是脫離核糖體之后才發(fā)生折疊的，而且在折疊過(guò)程中，與分子伴侶的作用非常弱，所以，其折疊行為在體內(nèi)與體外基本一致。 ? 兩態(tài)折疊與多態(tài)折疊的區(qū)別就在于是否存在穩(wěn)定的折疊中間體。其中， U是在極端去折疊條件下的非折疊態(tài)， D是一般去折疊條件下的變性態(tài)（大部分去折疊，仍有一小部分處于有結(jié)構(gòu)的凝縮狀態(tài)）， I是主要的折疊中間體（如熔球體等）， ?是折疊過(guò)程中自由能的最高點(diǎn)（即過(guò)渡態(tài) TS）， N是天然狀態(tài)。 ? 雖然蛋白的兩態(tài)折疊與多態(tài)折疊圖景，都已在實(shí)驗(yàn)上被觀察到，也被計(jì)算機(jī)模擬所證實(shí)，但是蛋白折疊類(lèi)型的決定因素尚不十分清楚。對(duì)二硫鍵相互作用的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的控制能力能了解到中間體的動(dòng)力學(xué)作用。一個(gè)特定的二硫鍵無(wú)論對(duì)那種構(gòu)象的穩(wěn)定程度都是相同的，是熱穩(wěn)定的需要。在許多情況下分離的結(jié)構(gòu)域和完整蛋白一樣具有相同的穩(wěn)定性，而且每個(gè)結(jié)構(gòu)域在完整蛋白質(zhì)上是獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單位。如果在折疊過(guò)程中配體連接到中間體的一個(gè)折疊結(jié)構(gòu)域或者一個(gè)亞基時(shí)，中間體會(huì)更加穩(wěn)定，因而這種穩(wěn)定可改變蛋白質(zhì)再折
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