《蛋白質(zhì)的折疊》ppt課件-預覽頁
【正文】 息”的“自組裝學說”以來，隨著對蛋白質(zhì)折疊研究的廣泛開展，人們對蛋白質(zhì)折疊理論有了進一步的補充和擴展。因此， Ellis 于 1987年提出了蛋白質(zhì)折疊的“輔助性組裝學說”。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？圍繞這一問題科研人員已進行了大量出色的工作，但迄今為止我們對蛋白質(zhì)的折疊機制的認識仍是不完整的，甚至有些方面還存在著錯誤的觀點。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對二硫鍵完全還原，整個分子變?yōu)闊o規(guī)則卷曲狀，酶分子變性。這個模型認為即使是一個小分子的蛋白也可以一部分一部分的進行折疊 , 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動的方式擴散、碰撞、相互黏附，導致大的結(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?，整個肽鏈繼續(xù)折疊進而獲得天然構(gòu)象。 分子伴侶 1978 年 , Laskey 在進行組蛋白和 DNA 在體外生理離子強度實驗時發(fā)現(xiàn) , 必須要有一種細胞核內(nèi)的酸性蛋白 核質(zhì)素 (nucleoplasmin) 存在時 , 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)已鑒定出來的分子伴侶主要屬于三類高度保守的蛋白質(zhì)家族： stress 90 family、stress 70 family、 stress 60 family。在概念上有熱力學的問題和動力學的問題；蛋白質(zhì)在體外折疊和在細胞內(nèi)折疊的問題；有理論研究和實驗研究的問題。就是根據(jù)測得的蛋白質(zhì)的一級序列預測由Anfinsen原理決定的特定的空間結(jié)構(gòu)。 同時，它還存在重要的潛在應(yīng)用前景，例如以下幾個方面： ? 利用 DNA重組技術(shù) 可以將外源基因?qū)胨拗骷毎５捎谖覀儫o法了解這一多肽將折疊為何種構(gòu)象，從而無法按照自己意愿設(shè)計我們需要的、具有特定功能的蛋白質(zhì)。因此，深入了解蛋白質(zhì)折疊與錯誤折疊的關(guān)系對于這些疾病的致病機制的闡明以及治療方法的尋找將大有幫助。另外，我們對于蛋白質(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)系的研究也有賴于蛋白質(zhì)折疊機制的闡明。在正常機體中， Prion是正常神經(jīng)活動所需要的蛋白質(zhì)，而致病 Prion與正常 Prion的一級結(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獲得者普魯辛納證明不是來自基因的變化，致病蛋白 Prion導致正常蛋白Prion轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏〉恼郫B狀態(tài)是通過蛋白分子間的作用而感染！這種相互作用的本質(zhì)和機制是什么？僅僅改變了折疊狀態(tài)的分子又如何導致嚴重的疾??？這些問題都不能用傳統(tǒng)的概念給予滿意的解釋，因此在科學界引起激烈的爭論，有關(guān)研究的強度和競爭性也隨之大大增強?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)有些小分子可以穿越細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)”。但是當前經(jīng)常遇到的困難，是在簡單的微生物細胞內(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)通常是因為經(jīng)歷某些干擾性共價修飾過程，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)在一個很短時間的范圍內(nèi)折疊，一定是因為沿著某些確定的途徑進行。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胞內(nèi)構(gòu)件，對于蛋白質(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，向其它狀態(tài)歧化。人們關(guān)于蛋白分子折疊機理的很多認識都來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，化學變性劑盡量用尿素，對于特殊的蛋白可以用胍鹽。 ? 關(guān)于體內(nèi)折疊與體外折疊，細胞生物學家比較關(guān)心的一個問題是，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驗獲得的認識和規(guī)律，是否適用于體內(nèi)折疊。因為這些蛋白即使在細胞內(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）， ?是折疊過程中自由能的最高點（即過渡態(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，都已在實驗上被觀察到，也被計算機模擬所證實，但是蛋白折疊類型的決定因素尚不十分清楚。對二硫鍵相互作用的動力學和熱力學的控制能力能了解到中間體的動力學作用。一個特定的二硫鍵無論對那種構(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，而且每個結(jié)構(gòu)域在完整蛋白質(zhì)上是獨立的結(jié)構(gòu)單位。如果在折疊過程中配體連接到中間體的一個折疊結(jié)構(gòu)域或者一個亞基時，中間體會更加穩(wěn)定，因而這種穩(wěn)定可改變蛋白質(zhì)再折
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