蛋白質(zhì)的折疊ppt課件-閱讀頁
2025-01-22 19:15本頁面
【正文】 蛋白質(zhì)折疊中有著至關重要的作用，分子伴侶本身的突變顯然會引起蛋白質(zhì)折疊異常而引起折疊病?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)有些小分子可以穿越細胞作為配體與突變蛋白結合，從而使原已失去作戰(zhàn)能力的突變蛋白逃逸“蛋白質(zhì)質(zhì)量控制系統(tǒng)”而“帶傷作戰(zhàn)”。 新生肽的折疊問題或蛋白質(zhì)折疊問題不僅具有重大的科學意義，除了上面提到的在醫(yī)學上的應用價值外，在生物工程上具有極大的應用價值。但是當前經(jīng)常遇到的困難，是在簡單的微生物細胞內(nèi)引入異體 DNA后所合成的多肽鏈往往不能正確折疊成為有生物活性的蛋白質(zhì)而形成不溶解的包含體或被降解。 Conformational transition: from alphahelix rich to betasheet rich Protein and peptide deposit arose from misfolding AD MD 蛋白質(zhì)折疊的機制 蛋白質(zhì)折疊的機制 蛋白質(zhì)在去折疊和再折疊之間有一個平衡點。在體外條件下，不能再折疊的蛋白質(zhì)通常是因為經(jīng)歷某些干擾性共價修飾過程，從而失去了某些折疊態(tài)所需要的輔助因子，或者產(chǎn)生了沉淀。 蛋白質(zhì)的自發(fā)折疊令人驚奇，多肽鏈能夠采取的構象是一個天文數(shù)字，如此大的數(shù)字以至于任何蛋白質(zhì)都不可能在一個可行的時間范圍內(nèi)嘗試所有的構象。蛋白質(zhì)在一個很短時間的范圍內(nèi)折疊，一定是因為沿著某些確定的途徑進行。 ? 在活體細胞內(nèi)，蛋白質(zhì)是在核糖體上合成的。多肽鏈在某些分子伴侶的幫助下，折疊成具有特定功能的三維結構。目前認為，體內(nèi)折疊是在一個擁擠的大分子環(huán)境中完成的，存在著正確方向與錯誤方向之間的競爭，而分子伴侶在蛋白折疊的過程中對于確保折疊沿著正確的方向進行起到了重要的保駕護航的作用。雖然核糖體和分子伴侶等細胞內(nèi)構件，對于蛋白質(zhì)分子在體內(nèi)完成正確折疊發(fā)揮了重要的作用，但它們只是輔助因素，蛋白最終構象的決定因素仍在于其一級序列。 多肽鏈在細胞內(nèi)的核糖體上合成之后，由最初的未折疊狀態(tài)（ U），經(jīng)過一些可能的中間狀態(tài) I，最后到達具備特定功能的天然的有序狀態(tài)（ N）。在蛋白折疊與去折疊途徑中的每一種狀態(tài)，都可能自發(fā)地或被某些特定條件誘導，向其它狀態(tài)歧化。 ? 蛋白質(zhì)的體外折疊研究主要集中在一些小的行為良好的蛋白分子上。人們關于蛋白分子折疊機理的很多認識都來自于試管中的折疊研究。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象狀態(tài)，到一條伸展的多肽鏈的過程。常用的變性劑有溫度、尿素和胍鹽等。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準化的倡議，結束了以往各自為是的局面。 C， pH值 7，化學變性劑盡量用尿素，對于特殊的蛋白可以用胍鹽。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用，動力學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。 ? 關于體內(nèi)折疊與體外折疊，細胞生物學家比較關心的一個問題是，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。他的答案是：對于一些小的蛋白（ 1015 kDa，約為大蛋白一個結構域的大?。w內(nèi)折疊與體外折疊的行為方式確實是一致的。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。 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)而到達其天然構象，中間沒有可觀測的中間體生成。 ? 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。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。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構的凝縮狀態(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)。 （ 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。 ? 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。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)。對二硫鍵相互作用的動力學和熱力學的控制能力能了解到中間體的動力學作用。 在捕捉到二硫鍵的同時，也可以有效地捕捉到指導二硫鍵形成的構象信息。一個特定的二硫鍵無論對那種構象的穩(wěn)定程度都是相同的，是熱穩(wěn)定的需要。 大蛋白質(zhì)的折疊 大蛋白質(zhì)分子是由多結構域、多亞基或二者聯(lián)合組成。在許多情況下分離的結構域和完整蛋白一樣具有相同的穩(wěn)定性，而且每個結構域在完整蛋白質(zhì)上是獨立的結構單位。 在多結構域和多亞基蛋白質(zhì)的整個折疊過程中，隨著限速步驟之前結構域和亞基的預先折疊，配體能夠影響多結構域和多亞基蛋白質(zhì)的再折疊速度。如果在折疊過程中配體連接到中間體的一個折疊結構域或者一個亞基時，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。
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