科學(xué)故事蛋白質(zhì)化學(xué)-免費(fèi)閱讀
【正文】 如果一種蛋白質(zhì)分子含有二硫鍵，可使用對角線電泳對二硫鍵進(jìn)行準(zhǔn)確定位。從一些生存在極端環(huán)境中得到的蛋白質(zhì)往往能夠抵抗極端因素的作用，這是因?yàn)樗鼈兊母呒壗Y(jié)構(gòu)中含有更多的次級鍵。凡是能破壞水化膜以及能中和表面電荷的物質(zhì)均可使蛋白質(zhì)沉淀。如果再將溶液調(diào)回到原來的第一次柱層析中使用pH和鹽濃度以后，上第二根柱，那么βNGF就被吸附在柱子上，而大多數(shù)雜蛋白直接流出。Cohen決定使用這種分析方法來檢測那種促進(jìn)睜眼的物質(zhì)的生物活性，這是鑒定和純化EGF的第一個線索。很快發(fā)現(xiàn)，小鼠唾液腺是NGF的豐富來源，而且它比蛇毒更容易獲取。然而，就在差不多的時(shí)候，人們意識到，在蛋白質(zhì)純化中使用蛋白酶部分水解組織，有助于蛋白質(zhì)的溶解。這種測活手段后來成為尋找新的促進(jìn)神經(jīng)生長的因子的一種標(biāo)準(zhǔn)。LeviMontalcini在意識到使用上述雞胚測活系統(tǒng)的困難以后，決定去巴西大學(xué)的Carlos Chagus實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)神經(jīng)組織培養(yǎng)技術(shù)，以改進(jìn)他的測活方法。于是LeviMontalcini決定開始純化這種神秘的因子。Rita LeviMontalcini一直在Victor Hamburger實(shí)驗(yàn)室從事神經(jīng)胚胎學(xué)（neuroembryology）的研究，主要研究移植或去除雞趾對神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的影響。IgG的二級結(jié)構(gòu)幾乎全是β折疊，由無規(guī)卷曲連接。HbS是Hb的突變體，它直接導(dǎo)致鐮狀細(xì)胞貧血。Hb存在于紅細(xì)胞，其功能是運(yùn)輸氧氣。膠原蛋白富含Gly和Pro的性質(zhì)使得它難以形成α螺旋，但有規(guī)律重復(fù)的三聯(lián)體序列促進(jìn)三條膠原蛋白鏈之間形成三股螺旋。兩個α角蛋白分子通過疏水的R基團(tuán)的結(jié)合，相互纏繞形成雙股的卷曲螺旋，這大大地提高了α 螺旋的穩(wěn)定性。每一種蛋白質(zhì)都具有特定的結(jié)構(gòu)和特定的功能，高級結(jié)構(gòu)決定其功能。多功能蛋白質(zhì)的存在不僅可以提高基因的編碼功能，而且還可能有利于對蛋白質(zhì)的活性進(jìn)行調(diào)控。當(dāng)一個蛋白質(zhì)的天然構(gòu)象遭尿素破壞，而其二硫鍵也被還原劑打破以后，若要恢復(fù)這個蛋白質(zhì)原來正確的構(gòu)象，不僅要除去尿素，同時(shí)還要讓二硫鍵重新形成，并恢復(fù)到原來正確的連接，PDI就可以加速這個“嘗試錯誤、發(fā)現(xiàn)正確”的過程。那么單獨(dú)的β 亞基會有其他的功能嗎？既然蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)，而蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)又決定它的功能，那么如果知道了一種蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，不僅可以預(yù)測和解釋這個蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)和功能，同時(shí)還可以將這個蛋白與其他已知功能的蛋白質(zhì)進(jìn)行序列比對，從而有可能發(fā)現(xiàn)新的功能。1987年，芬蘭Oulu大學(xué)的Pihlajaniemi在研究人體膠原蛋白的時(shí)候就發(fā)現(xiàn)了這樣的例外。蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)可以通過預(yù)測來進(jìn)行研究。三級結(jié)構(gòu)的柔性允許蛋白質(zhì)適應(yīng)它們的配體。確定一個蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)的方法有X射線晶體衍射和NMR。模體可用在一級結(jié)構(gòu)上，特指具有特殊生化功能的序列模體，也可被用于功能模體或結(jié)構(gòu)模體，相當(dāng)于超二級結(jié)構(gòu)。的U形回折結(jié)構(gòu)而改變了肽鏈的方向。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一般包括一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)，二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)被稱為高級結(jié)構(gòu)，一種蛋白質(zhì)的全部三維結(jié)構(gòu)一般被稱為它的構(gòu)象。氨基酸是構(gòu)成肽的基本單位。很快，Anfinsen的研究成果被發(fā)表在1954年 《生物化學(xué)雜志》（Journal of Biological Chemistry，JBC）上。對還原的核糖核酸酶的物理性質(zhì)進(jìn)行分析的結(jié)果清楚地表明了它的確采取的是無規(guī)卷曲的形狀。在進(jìn)入美國國立衛(wèi)生研究所（NIH）以后，繼續(xù)從事這方面的研究。氨基酸的性質(zhì)由其結(jié)構(gòu)決定。 小結(jié)氨基酸是一類同時(shí)含有氨基和羧基的有機(jī)小分子。他們得到的一些數(shù)據(jù)表明那個氨基酸是一個新的氨基酸。密碼子是決定氨基酸的三字母核苷酸序列（參看“第三十八章蛋白質(zhì)的生物合成與細(xì)胞內(nèi)降解”），琥珀型終止密碼子的核苷酸序列是TGA，它通常不決定任何氨基酸，它的出現(xiàn)一般是多肽鏈合成結(jié)束的標(biāo)志。1986年以前，人們一直認(rèn)為，出現(xiàn)在蛋白質(zhì)分子中的由遺傳密碼編碼的標(biāo)準(zhǔn)氨基酸殘基只有20種。1995年，Krzycki的研究小組分離得到一些與甲烷生成有關(guān)的特殊蛋白質(zhì)。當(dāng)?shù)玫降鞍踪|(zhì)的氨基酸序列以后，他們發(fā)現(xiàn)由琥珀密碼子決定的氨基酸似乎僅僅是一個賴氨酸。然而，Krzycki相信它也可能存在于其他有機(jī)體內(nèi)。22種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸可使用三字母或單字母縮寫來表示。不同氨基酸在物理、化學(xué)性質(zhì)上的差異可用來分離氨基酸，其中最常見的方法是電泳和層析。事實(shí)上，這種酶特別適合用后一種途徑進(jìn)行研究，首先因?yàn)槎蜴I是決定其分子形狀的主要因素。 Anfinsen的重折疊實(shí)驗(yàn)還是比較順利的，他通過透析的方法除去了導(dǎo)致酶去折疊的尿素和巰基乙醇，再將沒有活性的酶轉(zhuǎn)移到其生理緩沖溶液之中，在有氧氣的情況下于室溫放置，以使巰基能重新氧化成二硫鍵。 牛胰核糖核酸酶的變性和復(fù)性實(shí)驗(yàn)盡管Anfinsen的工作奠定了蛋白質(zhì)折疊的熱力學(xué)基礎(chǔ)，他也因此獲得了1972年的諾貝爾化學(xué)獎，但是蛋白質(zhì)折疊是相當(dāng)復(fù)雜的。2～10個氨基酸殘基組成的肽為寡肽，12～50個氨基酸殘基組成的肽為多肽，由50個以上的氨基酸殘基組成的肽通常被稱為蛋白質(zhì)。β折疊是肽鏈的一種相當(dāng)伸展的結(jié)構(gòu)，有平行和反平行兩種。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步盤繞、卷曲和折疊，形成主要通過氨基酸側(cè)鏈以次級鍵以及二硫鍵維系的完整的三維結(jié)構(gòu)。根據(jù)其占優(yōu)勢的二級結(jié)構(gòu)元件的類型，結(jié)構(gòu)域可分為五大類：α 結(jié)構(gòu)域、β結(jié)構(gòu)域、α/β結(jié)構(gòu)域、α+β結(jié)構(gòu)域、交聯(lián)結(jié)構(gòu)域。驅(qū)動四級結(jié)構(gòu)形成或穩(wěn)定四級結(jié)構(gòu)的作用力包括氫鍵、疏水鍵、范德華力和離子鍵。蛋白質(zhì)在溶液中折疊的驅(qū)動力有：肽鏈內(nèi)的氫鍵釋放水，增加水的熵；疏水側(cè)鏈傾向聚合以盡可能減少與水接觸的疏水面積；親水殘基面向表面與水接觸，增加溶解性。可以對蛋白質(zhì)單獨(dú)進(jìn)行功能預(yù)測或者與結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)合起來。不論α 或β 亞基，單獨(dú)都沒有活性，但β 亞基的單克隆抗體能使整個酶失去活性，而只有α 和β 亞基同時(shí)存在的時(shí)候，酶才能與它的輔助因子——抗壞血酸結(jié)合，這說明β 亞基的確是表現(xiàn)酶活性的重要組成部分。換句話說，一個基因表達(dá)出來的蛋白質(zhì)在不同的條件下可以同時(shí)具有兩種完全不同的酶活性。但MTP的PDI酶活性僅是自由PDI的十分之一。蛋白質(zhì)表面大分子配體的結(jié)合位點(diǎn)可能是凹陷、突起或“平地”；小分子配體的結(jié)合位點(diǎn)是裂縫、口袋或空穴。它們的主要功能是在結(jié)構(gòu)或機(jī)械上，為生物體提供堅(jiān)實(shí)的支架。膠原蛋白是動物細(xì)胞外基質(zhì)的一種成分，其基本組成單位是由3條α鏈組成的原膠原分子。Mb的分子表面形成一個深的疏水口
教學(xué)教案相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1