【正文】 間形成的多個(gè)二硫鍵還可進(jìn)一步提高α角蛋白的強(qiáng)度。每一個(gè)α角蛋白分子在其中央形成典型的α 螺旋，而兩端為非螺旋區(qū)。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。許多疾病是由相關(guān)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常引起的。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其高級(jí)結(jié)構(gòu)和功能，一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的功能。蛋白質(zhì)的功能由其特定的三維結(jié)構(gòu)決定。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。分子識(shí)別是蛋白質(zhì)功能的中心。小結(jié)蛋白質(zhì)可視為生物功能試劑，幾乎每一項(xiàng)細(xì)胞活動(dòng)都牽涉到一種或多種特定的蛋白質(zhì)。迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多多功能蛋白，像哺乳動(dòng)物的脂肪酸合酶居然具有7種酶活性外加一種?；d體蛋白的功能。但MTP的PDI酶活性僅是自由PDI的十分之一。而后來(lái)的許多研究證明，PDI的確就具有這種功能。但PDI在人體內(nèi)是否也扮演同樣的角色則仍是未知數(shù)。PDI在體外能夠促進(jìn)被變性和還原的含有二硫鍵的蛋白質(zhì)（如胰島素、溶菌酶、核黃素結(jié)合蛋白和抗體等）重獲活性。換句話說(shuō)，一個(gè)基因表達(dá)出來(lái)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。她用純化的β亞基也檢測(cè)到它的確有PDI的酶活性，再用克隆的β亞基的cDNA作探針，發(fā)現(xiàn)人類細(xì)胞中只有一個(gè)基因具有類似的堿基序列。Pihlajaniemi在得到脯氨酸羥化酶β亞基的一級(jí)結(jié)構(gòu)以后，也將它的氨基酸序列輸入計(jì)算機(jī)，在互聯(lián)網(wǎng)上和其他已知的蛋白質(zhì)的氨基酸序列進(jìn)行比對(duì)。β 亞基的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于α 亞基，因此α 亞基合成后立刻會(huì)與β 亞基結(jié)合成有活性的脯氨酸羥化酶，而留下許多單獨(dú)存在的β 亞基。不論α 或β 亞基，單獨(dú)都沒(méi)有活性，但β 亞基的單克隆抗體能使整個(gè)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(shuō)明β 亞基的確是表現(xiàn)酶活性的重要組成部分。脊椎動(dòng)物的這個(gè)酶是由2個(gè)α 基和2個(gè)β 亞基組成的四聚體。Taina Pihlajaniemi膠原蛋白是人體中含量最多的蛋白質(zhì)，其二級(jí)結(jié)構(gòu)是由三條相同的多肽鏈互相纏繞而成的三股螺旋，每條肽鏈上含有多個(gè)Gly—X—Y重復(fù)序列，其中X位置主要是Pro，Y位置主要是羥脯氨酸（Hyp）。但隨著分子克隆技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多已知活性的蛋白質(zhì)及其基因被克隆、測(cè)序和比對(duì)以后發(fā)現(xiàn)，蛋白結(jié)構(gòu)與活性之間不再是個(gè)單純的一對(duì)一的關(guān)系了?？梢詫?duì)蛋白質(zhì)單獨(dú)進(jìn)行功能預(yù)測(cè)或者與結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)合起來(lái)。目前使用從頭計(jì)算法預(yù)測(cè)三維結(jié)構(gòu)還很不成功。與預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)相比，二級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)要容易一些，因?yàn)?0多種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸殘基具有形成不同二級(jí)結(jié)構(gòu)的傾向。與蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊相關(guān)的疾病有阿爾茨海默病、帕金森病和牛海綿狀腦病等。蛋白質(zhì)在溶液中折疊的驅(qū)動(dòng)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。某些蛋白質(zhì)的折疊還需要蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶和肽基脯氨酸異構(gòu)酶的幫助。蛋白質(zhì)柔性隨著功能的不同而不同，并不是所有的蛋白質(zhì)的柔性都一樣。蛋白質(zhì)是高度柔性的分子，其柔性是生物功能所必需的。驅(qū)動(dòng)四級(jí)結(jié)構(gòu)形成或穩(wěn)定四級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力包括氫鍵、疏水鍵、范德華力和離子鍵。組成寡聚蛋白質(zhì)或多聚蛋白質(zhì)的每一個(gè)亞基都有自己的三級(jí)結(jié)構(gòu)?？梢杂貌煌哪Ｐ蛠?lái)展示蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，常見的模型有：線框模型、球棍模型、棍式模型、空間填充模型、骨架模型和絲帶模型。這些結(jié)構(gòu)域都有疏水的核心，疏水核心是結(jié)構(gòu)域穩(wěn)定所必需的。根據(jù)其占優(yōu)勢(shì)的二級(jí)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。結(jié)構(gòu)域是在一個(gè)蛋白質(zhì)分子內(nèi)的相對(duì)獨(dú)立的球狀結(jié)構(gòu)和/或功能模塊，由若干個(gè)結(jié)構(gòu)模體組成的相對(duì)獨(dú)立的球形結(jié)構(gòu)單位，它們通常是獨(dú)自折疊形成的，與蛋白質(zhì)的功能直接相關(guān)。結(jié)構(gòu)模體是結(jié)構(gòu)域的組分，基本形式有αα、βαβ和βββ等。穩(wěn)定三級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵包括氫鍵、疏水鍵、離子鍵、范德華力、金屬配位鍵和二硫鍵。蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈在二級(jí)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(guò)氨基酸側(cè)鏈以次級(jí)鍵以及二硫鍵維系的完整的三維結(jié)構(gòu)。無(wú)規(guī)卷曲無(wú)固定走向，有時(shí)以環(huán)的形式存在，但不是任意變動(dòng)的。β凸起是由于β折疊股中額外插入一個(gè)氨基酸殘基而形成的，它也能改變多肽鏈的走向。β轉(zhuǎn)角指伸展的肽鏈形成180176。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。常見的二級(jí)結(jié)構(gòu)有α螺旋、三股螺旋、β折疊、β轉(zhuǎn)角、β凸起和無(wú)規(guī)卷曲。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指氨基酸在多肽鏈上的排列順序，含二硫鍵的蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)還包括二硫鍵的數(shù)目和位置。寡肽的理化性質(zhì)包括兩性解離、雙縮脲反應(yīng)等。2～10個(gè)氨基酸殘基組成的肽為寡肽，12～50個(gè)氨基酸殘基組成的肽為多肽，由50個(gè)以上的氨基酸殘基組成的肽通常被稱為蛋白質(zhì)。酰胺平面中CαN單鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱為Φ，CαC單鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱為ψ。線形肽鏈都含有N端和C端，書寫一條肽鏈的序列總是從N端到C端。同時(shí)，還必須注意到，蛋白質(zhì)在體外的折疊比在細(xì)胞內(nèi)的折疊要慢得多！肽是氨基酸之間以肽鍵相連的聚合物，它包括寡肽、多肽和蛋白質(zhì)。 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(jiǎng)，但是蛋白質(zhì)折疊是相當(dāng)復(fù)雜的。熱力學(xué)穩(wěn)定性由組成的氨基酸殘基之間的相互作用決定，于是蛋白質(zhì)的三維構(gòu)象直接由它的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)確定了變性的核糖核酸酶完全恢復(fù)其活性的條件，在此基礎(chǔ)上，Anfinsen提出了蛋白質(zhì)折疊的熱力學(xué)假說(shuō)（thermodynamic hypothesis）。由于上述過(guò)程沒(méi)有細(xì)胞內(nèi)任何其他成分的參與，完全是一種自發(fā)的過(guò)程，因此，有理由相信此蛋白質(zhì)正確折疊所需要的所有信息全部存在于它的一級(jí)結(jié)構(gòu)之中。 Anfinsen的重折疊實(shí)驗(yàn)還是比較順利的，他通過(guò)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(méi)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。否則，重折疊將是隨機(jī)的，最后只能得到少量的正確形式。在成功得到一種去折疊的核糖核酸酶以后，Anfinsen 著手開始研究它的重折疊過(guò)程了。Anfinsen和兩個(gè)博士后Michael Sela、 Fred White在研究中發(fā)現(xiàn)，使用高濃度的巰基試劑——β 巰基乙醇（β mercaptoethanol）可將二硫鍵還原成自由的巰基，如果再加入尿素，進(jìn)一步破壞已被還原的核糖核酸酶分子內(nèi)部的次級(jí)鍵，則該酶將去折疊轉(zhuǎn)變成