蛋白質(zhì)的折疊ppt課件(存儲(chǔ)版)
【正文】 的情況已有所了解，即所謂“分子病”，如地中海鐮刀狀紅血球貧血癥就是因?yàn)檠t蛋白分子中第六位的谷氨酸突變成了纈氨酸。 由于蛋白質(zhì)折疊異常而造成分子聚集甚至沉淀或不能正常轉(zhuǎn)運(yùn)到位所引起的疾病還有老年性癡呆癥、囊性纖維病變、家族性高膽固醇癥、家族性淀粉樣蛋白癥、某些腫瘤、 白內(nèi)障 等等。這一“瓶頸”問(wèn)題的徹底解決有待于對(duì)新生肽鏈折疊更多的認(rèn)識(shí)。存在于一個(gè)穩(wěn)定的折疊態(tài)蛋白質(zhì)的潛能不足以保證產(chǎn)生一個(gè)趨向于這一折疊態(tài)的途徑。 ? 多肽鏈合成后所可能達(dá)到的狀態(tài)的示意圖。蛋白質(zhì)體外折疊研究采用先變性后復(fù)性的手段。 ? 圖 體外折疊實(shí)驗(yàn)常用的兩種蛋白變性劑：尿素和胍鹽 ? 此外，動(dòng)力學(xué)觀測(cè)的一個(gè)很重要的方面就是時(shí)間精度。而對(duì)于某些大型的蛋白分子來(lái)說(shuō)，因?yàn)樗鼈兪沁吅铣蛇呎郫B的，且在折疊過(guò)程中，分子伴侶體系發(fā)揮了重要的作用，因此，它們的體內(nèi)折疊與體外折疊的行為有所不同，但折疊機(jī)理仍可能和小蛋白是一致的。（ A）是從去折疊態(tài)到天然態(tài)的過(guò)程，因?yàn)樘烊粦B(tài) N的自由能顯著地低于去折疊態(tài) U和中間態(tài) I，故可以觀察到 D和 I兩種中間體。分子間二硫鍵形成速度反映了蛋白質(zhì)構(gòu)象變化，這僅適用于去折疊蛋白二硫鍵被破壞的情況。獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域象單結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)一樣去折疊和再折疊，在不同條件下，蛋白質(zhì)折疊時(shí)會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的去折疊曲線。 。蛋白質(zhì)經(jīng)水解可以切下每一個(gè)結(jié)構(gòu)域，或通過(guò)蛋白工程方法獲得相應(yīng)的片段。去折疊和再折疊過(guò)程中可以捕捉和分離到積聚了不同數(shù)量二硫鍵的蛋白質(zhì)，并對(duì)其二硫鍵加以鑒定。 ? 圖 不同條件下蛋白折疊和去折疊過(guò)程中自由能變化的概貌。這一結(jié)論來(lái)自于對(duì)某些小型蛋白的深入研究。例如建議了如下的一些實(shí)驗(yàn)條件：溫度 25176。 Anfinsen在 1961年對(duì) RNase A的先驅(qū)性的研究工作，開創(chuàng)了蛋白體外折疊的研究范式。 ? 分子伴侶可以依據(jù)其大小，分成兩類：小分子伴侶， 如熱休克蛋白 40 和熱休克蛋白70等，小于 200 kDa，功能是以單體形式與在核糖體上延伸中的新生肽鏈上的疏水氨基酸短序列相結(jié)合，防止新生肽鏈未完成合成之前的錯(cuò)誤折疊，而大分子伴侶大于 800 kDa，功能是防止較長(zhǎng)的多肽鏈在后續(xù)的折疊過(guò)程中發(fā)生聚集。 蛋白質(zhì)的折疊不是隨機(jī)嘗試所有可能的構(gòu)象直到遇到某個(gè)自由能最低的構(gòu)象?；蚬こ毯偷鞍坠こ桃呀?jīng)逐漸發(fā)展成為產(chǎn)值以數(shù)十億美元計(jì)的大產(chǎn)業(yè)，本世紀(jì)后期還將會(huì)有更大的發(fā)展。 ? 從來(lái)認(rèn)為蛋白結(jié)構(gòu)的變化來(lái)自于序列的變化，而序列的變化來(lái)自于基因的變化，生命信息從核酸傳遞到蛋白。而結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的方法雖然速度較快，但可靠性并不高，只有當(dāng)我們對(duì)于維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)蛋白質(zhì)折疊的理化因素更為了解，這一方法才可能有根本的改進(jìn)。 DNA重組和多肽合成技術(shù)的發(fā)展使我們能夠按照自己的意愿設(shè)計(jì)較長(zhǎng)的多肽鏈?！暗鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)”屬于理論方面的熱力學(xué)問(wèn)題。分子伴侶是從功能上定義的 ,凡具有這種功能的蛋白質(zhì)都是分子伴侶 ,它們的結(jié)構(gòu)可以完全不同。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)。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)。但目前為止，該假說(shuō)尚沒有任何實(shí)驗(yàn)證據(jù)，只有一些純數(shù)學(xué)論證。 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。研究蛋白質(zhì)折疊，尤其是折疊早期過(guò)程，即新生肽段的折疊過(guò)程是全面的最終闡明中心法則的一個(gè)根本問(wèn)題，在這一領(lǐng)域中，近年來(lái)的新發(fā)現(xiàn)對(duì)新生肽段能夠自發(fā)進(jìn)行折疊的傳統(tǒng)概念做了根本的修正。另一方面是各種構(gòu)象的能量學(xué)。去折疊的蛋白質(zhì)因其流體體積大，所以遷移速度比緊密的折疊的蛋白質(zhì)要小。蛋白質(zhì)的折疊 Alois Alzheimer Emil Kraepelin 蛋白質(zhì)分子受到各種物理或化學(xué)因素影響后，會(huì)發(fā)生一些性質(zhì)上的變化，如生物活性的喪失，一些內(nèi)埋的側(cè)鏈基團(tuán)的暴露，溶解度、粘度、擴(kuò)散系數(shù)以及其他的一些物理化學(xué)性質(zhì)的改變，分子結(jié)構(gòu)松散，易于被蛋白酶水解，稱為蛋白質(zhì)的變性作用。 對(duì)去折疊過(guò)程監(jiān)測(cè)的方法很多，但去折疊所引起的最明顯改觀還是多肽鏈尺寸的增大，可通過(guò)脲梯度電泳的方法很容易地觀察去折疊現(xiàn)象。構(gòu)象變化的速率僅僅是蛋白質(zhì)柔性的一個(gè)方面。從一級(jí)序列預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)并進(jìn)一步預(yù)測(cè)其功能，是極富挑戰(zhàn)性的工作。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）。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
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