【正文】 這里與膜的疏水脂烴鏈相互作用 。 The human beta barrel porin protein 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 （二）脂錨定膜蛋白 某些膜蛋白與脂分子 共價 連接 ， 而后 脂質(zhì)部分可插入脂雙層中 ， 有效地把被連接的蛋白質(zhì)錨定在膜上 。 許多情況下通過脂錨鉤與膜連接是用來調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性 。 脂錨鉤的一個重要性質(zhì)是它的瞬時性 ， 它可逆地與蛋白質(zhì)連接和脫離 ， 這為改變蛋白質(zhì)對膜的親和性提供了一個“ 轉(zhuǎn)換裝置 ” 。 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 九、蛋白質(zhì)折疊和結(jié)構(gòu)預(yù)測 （一）蛋白質(zhì)的變性 蛋白質(zhì)各自所特有的高級結(jié)構(gòu) ， 是表現(xiàn)其物理性質(zhì)和化學(xué)特性以及生物學(xué)功能的基礎(chǔ) 。 當(dāng)天然蛋白質(zhì)受到某些物理因素和化學(xué)因素的影響 ， 使其分子內(nèi)部原有的高級構(gòu)象發(fā)生變化時 ， 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和生物學(xué)功能都隨之改變或喪失 ， 但并未導(dǎo)致其一級結(jié)構(gòu)的變化 ， 這種現(xiàn)象稱為 變性作用 （ denaturation） 。 變性的因素： 強酸和強堿；有機溶劑 ， 破壞疏水作用；去污劑 ， 都是兩親分子 ， 破壞疏水作用；還原性試劑：尿素 、 β 硫基乙醇；鹽濃度 ， 鹽析 、 鹽溶；重金屬離子 ， Hg2+、 pb2+， 能與 SH或帶電基團反應(yīng)；溫度；機械力 ， 如攪拌和研磨中的氣泡 。 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 變性的實質(zhì)： 次級鍵 （ 有時包括二硫鍵 ） 被破壞 ， 天然構(gòu)象解體 。 變性不涉及一級結(jié)構(gòu)的破壞 。 蛋白質(zhì)變性后 ， 往往出現(xiàn)下列現(xiàn)象： ① 結(jié)晶及生物活性喪失是蛋白質(zhì)變性的主要特征 。 ② 硫水側(cè)鏈基團外露 。 ③ 理化性質(zhì)改變 ， 溶解度降低 、 沉淀 ， 粘度增加 ， 分子伸展 。 ④ 生理化學(xué)性質(zhì)改變 。 分子結(jié)構(gòu)伸展松散 ，易被蛋白酶水解 。 實際應(yīng)用： ： 75%乙醇，紫外線，高溫。 。 變性機理： ① 熱變性 （ 往往是不可逆的 ） ：多肽鏈?zhǔn)艿竭^分的熱振蕩 ，引起氫鏈破壞 。 ② 酸堿變性：破壞了鹽鍵 。 ③ 有機溶劑：破壞水化膜 ， 降低蛋白質(zhì)溶液介電常數(shù) 。 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 變性是一個 協(xié)同過程 。 在所加變性劑的很窄濃度范圍內(nèi)或很窄 pH或溫度間隔內(nèi)突然發(fā)生 。 變性劑：尿素和鹽酸胍 ， 與多肽主鏈竟?fàn)?氫鍵 。 破壞蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) 。 變性劑增加非極性側(cè)鏈在水中的溶解度 ， 降低了維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的疏水作用 。 SDS能破壞蛋白質(zhì)分子內(nèi)的 疏水相互作用 使非極性基團暴露于介質(zhì)水中 。 蛋白質(zhì)的變性作用如果不過于劇烈 ， 則是一種可逆過程 ， 變性蛋白質(zhì)通常在除去變性因素后 ， 可緩慢地重新自發(fā)折疊成原來的構(gòu)象 ， 恢復(fù)原有的理化性質(zhì)和生物活性 ， 這種現(xiàn)象成為 復(fù)性 （ renaturation） 。 Native ribonuclease Denative reduced ribonuclease Native ribonuclease 8 M urea and ?mercaptoethanol Dialysis 變性 復(fù)性 （二）氨基酸序列規(guī)定蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu) Ribonuclease A: Amino Acid Sequence Ribonuclease A 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 RNA酶肽鏈上的一維信息控制肽鏈自身折疊成特定的天然構(gòu)象 ， 并由此確定了 Cys殘基兩兩相互接近的正確位置 。 二硫橋?qū)﹄逆湹恼_折疊并不是必要的 ， 但對穩(wěn)定折疊結(jié)構(gòu)作出貢獻 。 蛋白質(zhì)的 三維結(jié)構(gòu)歸根到底是由一級序列決定的 ， 三維結(jié)構(gòu)是多肽鏈上的各個單鍵旋轉(zhuǎn)自由度受到各種限制的總結(jié)果 。 這些限制包括：肽鏈的硬度 、 肽鏈中疏水基和親水基的數(shù)目和位置 、 帶正電荷和負(fù)電荷的 R基的數(shù)目和位置以及溶劑和其他溶質(zhì)等 。 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 （三）蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測 各種殘基形成各種二級結(jié)構(gòu)的傾向性是不同的 。 Glu、 Met、Ala和 Leu在 α 螺旋中比在其他二級結(jié)構(gòu)元件中高； Gly和Pro在 β 轉(zhuǎn)角中出現(xiàn)的頻率很高 。 Val、 Ile和芳香簇氨基酸在 β 折疊片中頻率很高 ， 而 Asp、 Glu和 Pro在 β 折疊片中則很低 。 —— 折疊的計算機模擬 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 十、亞基締合和四級結(jié)構(gòu) （一）有關(guān)四級結(jié)構(gòu)的一些概念 四級結(jié)構(gòu) (quarternary structure)指由相同或不同的稱作亞基 （ subunit） 的亞單位按照一定排布方式締合而成的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 。 亞基一般是一條多肽鏈 ， 有時也稱 單體 。 本身具有球狀三級結(jié)構(gòu) 。 蛋白質(zhì) 單體蛋白質(zhì) 寡聚蛋白質(zhì) 同多聚 雜多聚 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)涉及亞基種類和數(shù)目以及各亞基或原聚體在整個分子中的空間排布 ， 包括亞基間的接觸位點（ 結(jié)構(gòu)互補 ） 和作用力 （ 主要是非共價相互作用 ） 。 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 （二）四級締合的驅(qū)動力 維持四級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用力是疏水鍵 、 離子鍵 、氫鍵 、 范得華力 。 亞基締合的驅(qū)動力主要是疏水相互作用 ， 亞基締合的專一性則由相互作用的表面上的極性基團之間的氫鍵和離子鍵提供 。 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 同種締合 中相互作用的表面是相同的，形成的結(jié)構(gòu)一定是封閉的二聚體，并且具有一個 2重對稱軸。 假設(shè)的單體 C2對稱 如果發(fā)生進一步的同種締合使成三聚體或四聚體，則必須利用蛋白質(zhì)表面上的不同界面。 （三）亞基相互作用的方式 亞基締合可分為相同亞基之間和不同亞基之間的締合 。 相同亞基之間的締合可進一步分為同種締合和異種締合 。 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 相同亞基的 異種締合 中相互作用的表面是不相同的，異種締合一定是開放末端的結(jié)構(gòu)。許多蛋白質(zhì)借異種締合可以無限聚合，形成線性或螺旋形的大聚集體。 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 異種締合由于幾何上的原因也形成具有環(huán)狀對稱的封閉結(jié)構(gòu) ，如天冬氨酸轉(zhuǎn)甲酰酶的催化亞基三聚體和神經(jīng)氨酸酶的四聚體 。 C3對稱 C4對稱 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 （四）四級結(jié)構(gòu)的對稱性 單體蛋白質(zhì)和亞基都是手性分子 ， 但大多數(shù)寡聚蛋白質(zhì)分子其亞基的排列是對稱的 。 對稱性是四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)最重要的性質(zhì)之一 。 所有蛋白質(zhì)亞基和單體都是不對稱的 ， 而且由兩種或多種不同的單拷貝亞基構(gòu)成的寡聚體也是不對稱的 。 對稱性是那些含有兩個或多個相同亞基或原聚體的聚集體的性質(zhì) 。 能使物體復(fù)原的最小旋轉(zhuǎn)角度 （ α ） 稱為基轉(zhuǎn)角 。 2π/ α＝ n， n是物體繞軸旋轉(zhuǎn)一圈時與原物體疊合的次數(shù) ， 定義為次或重 。 對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸稱 n重 。 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 如果一個物體的所有對稱元素都相交于一個不為任何對稱操作所改變的固定點 ， 則稱該物體具有點群對稱 。 最簡單的點群對稱是環(huán)狀對稱 ， 它存在于只含有 一個旋轉(zhuǎn)軸 的寡聚蛋白質(zhì)中 。 環(huán)狀點群對稱用 Cn表示 ， n是軸次 。 C2對稱 C3對稱 C4對稱 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 具有 兩個或多個對稱軸 的聚集體屬于高級點群對稱 ， 稱為二面體點群對稱和立方體點群對稱 。 如果寡聚蛋白質(zhì)含有一個Cn旋轉(zhuǎn)軸 ， 并且在一個垂直該旋轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)存在著 n個與該軸相交的 C2軸 ， 則稱它為具有二面體對稱 ， 用 Dn表示 ， n是 Cn的軸次 。 D2對稱 D2對稱是四聚體蛋白中最常見的結(jié)構(gòu) ， 具有 3個相互垂直的2重軸 。 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 D3對稱 D3對稱聚集體含一個 3重軸和 3個 2重軸。 二面體對稱的聚集體可看成是兩個相同的具有環(huán)狀對稱的亞聚集體的締合物。 立方體點群對稱包括四面體、八面體和二十面體等對稱。 T對稱 八面體 對稱 二十 面體對稱 聚集體除旋轉(zhuǎn)對稱外 ， 尚可表征為螺旋對稱和平移對稱 。螺旋旋轉(zhuǎn)可看成是先平移后旋轉(zhuǎn)的聯(lián)合操作 。 螺旋 對稱 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 20221225 （五）四級締合在結(jié)構(gòu)和功能上的優(yōu)越性