蛋白質(zhì)的折疊ppt課件-資料下載頁
2025-01-07 19:15本頁面
【正文】 疊研究。蛋白質(zhì)體外折疊研究采用先變性后復(fù)性的手段。蛋白質(zhì)變性是在變性劑的作用下，蛋白質(zhì)從具有生物功能的天然構(gòu)象狀態(tài)，到一條伸展的多肽鏈的過程。在這一過程中，肽鍵并不斷裂，從而保持了殘基之間的連接順序，即氨基酸序列。常用的變性劑有溫度、尿素和胍鹽等。以往蛋白質(zhì)折疊動力學(xué)的研究，各實驗室之間沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各自為是，為實驗數(shù)據(jù)的積累和比較帶來不便。就在 2022年，世界上近二十家主要的實驗室就蛋白折疊動力學(xué)研究的實驗條件，數(shù)據(jù)處理流程以及報告的撰寫等提出了標(biāo)準(zhǔn)化的倡議，結(jié)束了以往各自為是的局面。例如建議了如下的一些實驗條件：溫度 25176。 C， pH值 7，化學(xué)變性劑盡量用尿素，對于特殊的蛋白可以用胍鹽。 ? 圖 體外折疊實驗常用的兩種蛋白變性劑：尿素和胍鹽 ? 此外，動力學(xué)觀測的一個很重要的方面就是時間精度。過去的時間觀測尺度在毫秒以上的量級，現(xiàn)在由于納秒激光裝置的應(yīng)用，動力學(xué)觀測的時間精度已經(jīng)遠小于毫秒，達到了微秒乃至納秒的量級。高精度實驗設(shè)備的應(yīng)用，為揭示蛋白質(zhì)分子的折疊規(guī)律，特別是對小蛋白的兩態(tài)折疊現(xiàn)象的觀測做出了重要貢獻。 ? 關(guān)于體內(nèi)折疊與體外折疊，細胞生物學(xué)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。Fersht在 2022年 Cell的一篇綜述里回答了這一問題。他的答案是：對于一些小的蛋白（ 1015 kDa，約為大蛋白一個結(jié)構(gòu)域的大?。?，體內(nèi)折疊與體外折疊的行為方式確實是一致的。這一結(jié)論來自于對某些小型蛋白的深入研究。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。而對于某些大型的蛋白分子來說，因為它們是邊合成邊折疊的，且在折疊過程中，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，但折疊機理仍可能和小蛋白是一致的。 兩態(tài)折疊與多態(tài)折疊 ? 有些蛋白，特別是一些較小的蛋白，可能采用兩態(tài)折疊過程，即蛋白直接由其變性狀態(tài)，經(jīng)過過渡態(tài)而到達其天然構(gòu)象，中間沒有可觀測的中間體生成。 ? 有些蛋白則采用多態(tài)折疊過程，即在蛋白的變性態(tài)與其天然構(gòu)象之間存在一個亞穩(wěn)態(tài)的折疊中間體。 ? 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。折疊中間體既可能在重折疊（ Refolding）的過程中被觀測到，也可能在去折疊過程中被觀測到。在不同實驗條件下，折疊與去折疊過程中自由能變化的概貌如圖所示。 ? 圖 不同條件下蛋白折疊和去折疊過程中自由能變化的概貌。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)。（ A）是從去折疊態(tài)到天然態(tài)的過程，因為天然態(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。 （ B）和（ C）呈現(xiàn)兩態(tài)折疊，觀察不到中間體，因為，中間體的自由能高于或接近于天然態(tài) N。 （ D）是去折疊過程，部分去折疊的狀態(tài) N*可能會被作為中間體觀察到。 ? 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。 圖 描述蛋白折疊的一個典型的能量漏斗 通過二硫鍵捕捉中間體 含有二硫鍵的一些蛋白質(zhì)需要二硫鍵來穩(wěn)定其折疊構(gòu)象。在這種情況下，即使不存在變性劑，被還原的蛋白質(zhì)也是去折疊的，而且蛋白折疊和二硫鍵形成相耦聯(lián)。去折疊和再折疊過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)，并對其二硫鍵加以鑒定。對二硫鍵相互作用的動力學(xué)和熱力學(xué)的控制能力能了解到中間體的動力學(xué)作用。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。 在捕捉到二硫鍵的同時，也可以有效地捕捉到指導(dǎo)二硫鍵形成的構(gòu)象信息。蛋白質(zhì)二硫鍵和構(gòu)象的穩(wěn)定性是相互聯(lián)系的。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。如果構(gòu)象不受捕捉過程影響，那么可以從捕捉中間體的構(gòu)象中獲得蛋白質(zhì)構(gòu)象折疊的基本證據(jù)。 大蛋白質(zhì)的折疊 大蛋白質(zhì)分子是由多結(jié)構(gòu)域、多亞基或二者聯(lián)合組成。蛋白質(zhì)經(jīng)水解可以切下每一個結(jié)構(gòu)域，或通過蛋白工程方法獲得相應(yīng)的片段。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。獨立的結(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)折疊時會產(chǎn)生復(fù)雜的去折疊曲線。 在多結(jié)構(gòu)域和多亞基蛋白質(zhì)的整個折疊過程中，隨著限速步驟之前結(jié)構(gòu)域和亞基的預(yù)先折疊，配體能夠影響多結(jié)構(gòu)域和多亞基蛋白質(zhì)的再折疊速度。由于質(zhì)量作用的原因，配體特異的結(jié)合到蛋白質(zhì)上總是可以穩(wěn)定其構(gòu)象。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)再折疊的速度。 復(fù)習(xí)題 （模型） 。 。
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