litceysel.ru
добавить свой файл
1 2 3
Строение белков



Лекция 8

Строение полипептидов. Характеристика аминокислотных остатков – объем, степени свободы, гидрофильность, гидрофобность, зависимость свойств от рН

Конформации пептидной единицы.Карта Рамачандрана.

Уровни организации структуры белка.

Типы вторичных структур полипептидной цепи. Типы спиралей. Вета-цепи. Реверсивные повороты. Неупорядоченное состояние.

Относительное содержание разных типов вторичных структур.


Сверх вторичные структуры. Бета-листы. Бета-баррели. Суперспирали.

Структурные домены. Свойства доменов. Типы доменов. Предпочтительность доменной организации белковой молекулы. Понятие о пространственном фолде. Примеры фолдов. Топологические ограничения при формировании фолдов. Конечноть числа фолдов. Банк данных трехмерных пространственных структур молекул белков.

Строение полипептидов


Белки – линейные полимеры из аминокислотных остатков

Аминокислоты








L - конфигурация



Полимерная цепь




i i+1



Пептидная связь С=N - частично двойная - транс конфигурация

Углы вращения в пептидной цепи



Атомы

соседних пептидных единиц

лежат в одной плоскости


Степени свободы – углы вращения

 : C’(i-1)-- Ni==Cai -- C’i

 : Ni-- Cai -- C’i -- Ni+1

: Cai -- C’i -- Ni+1-- Cai+1 ~ 180°±10°

заторможен



 : углы вращения в боковых группах



Строение аминокислотных остатков



      


Рис.8-1. Боковые цепи двадцати стандартных аминокислотных остатков, исходящие из С атомов главной цепи. Белыми кружками показаны С атомы главной цепи, серыми  —  С атомы боковых групп, светло-серыми  —  H атомы боковых групп, синими  —  N атомы боковых групп, красными  —  O атомы боковых групп, желтыми  —  S атомы боковых групп.
 

Свойства аминокислотных остатков

Таблица 8-1. Основные свойства аминокислотных остатков   


_____ Аминокислотный остаток _____

% в белках E.coli

Мол вес при pH7 (дальтон)

Gводаспирт

бок. группы при 250С (ккал/моль)


название

код




3-букв.

1-букв.

Глицин

Gly

G

8

57

0

Аланин

Ala

A

13

71

-0.4

Пролин

Pro

P

5

97

-1.0

Глутаминовая кислота

Glu

E

6

128

+0.9

Глутамин

Gln

Q

5

128

+.03

Аспарагиновая кислота

Asp

D

5

114

+1.1

Аспарагин

Asn

N

5

114

+0.8

Серин

Ser

S

6


87

+0.1

Гистидин

His

H

1

137

-0.2

Лизин

Lys

K

7

129

+1.5

Аргинин

Arg

R

5

157

+1.5

Треонин

Thr

T

5

101

-0.3

Валин

Val

V

6

99

-2.4

Изолейцин

Ile

I

4

113

-1.6

Лейцин

Leu

L

8

113

-2.3

Метионин

Met

M

4

131

-1.6

Фенилаланин

Phe


F

3

147

-2.4

Тирозин

Tyr

Y

2

163

-1.3

Цистеин

Cys

C

2

103

-2.1

Триптофан

Trp

W

1

186

-3.0

I.I.Fauchere, V.Pliska, Eur. J. Med. Chem.-Chim. Ther. (1983) 18:369. Объем (в 3), приходящийся на аминокислотный остаток близок к его молекулярному весу в (дальтонах), умноженному на 1.3.

Свойства аминокислот

Таблица 8-2. Основные структурные свойства аминокислотных остатков

A.к.

Наличие

число

Диполь/заряд

pK

Яркая тенденция быть в:

ост.

NH


C



до

спираль

за




клубок

ядро

N

|N



C|

C



Gly





















-







-

+




Ala




















+








-




Pro






1










+

-

-

-

-

+




Glu





1

COOH  CO2-

4.3

+

+




-

-

-




-

Asp





1

COOH  CO2-

3.9

+


+

-

-

-

-

+

-

Gln





1

OCNH2

























-

Asn





1

OCNH2




+




-




+

-

+

-

Ser



1

OH




+
















+




His





1

NH; и N  NH+

6.5




-




+

+










Lys





1

NH2NH3+

10.5

-

-




+

+

-




-

Arg





1

HNC(NH2)2+

12.5

-

-




+

+

-

+

-

Thr





2

OH




+













+







Ile





2




















+

-

+

Val





2






















+

-

+

Leu





1













+







+

-

+

Met





1











+







+

-

+

Phe





1






















+

-

+

Tyr





1

OH  O-

10.1







-







+




+

Cys



1

SH  S-

9.2
S-S




-







+




+

Trp





1

NH



















+




+


Примечания. К "структурным свойствам" отнесена тенденция быть в -спирали (), и особо   —  в ее N- и С-концевых витках, а также  —  непосредственно перед N- и за С-концом спирали; тенденция быть в -структуре; тенденция быть в нерегулярных структурах, т.е. "петлях" (включая сюда и -изгибы цепи); и, наконец, —   тенденция быть в гидрофобном ядре глобулы, а не на ее поверхности. Тенденция "быть" отмечена значком "+", "не быть "  —  значком "-". Жирным значком отмечена особо сильная тенденция. число не-водородных  атомов в боковой цепи;

Карта Рамачандрана

Области предпочтительных значений ,  дипептида

- собственный потенциал вращения вокруг связей N-Ca, Ca-C’


График энергии внутреннего вращения вокруг вокруг связей N-Ca, Ca-C’

- оптимальные

углы

Рис. 8-2.


Глицин


область разрешенных значений , 

  • взаимодействия атомов основной цепи

  • взаимодействия атомов ближних по цепи валентных связей сильно ограничивают область разрешенных значений , 




       Рис. 8-3. Карта запрещенных и разрешенных  конформаций глицина (Gly) при вращении по углам  в белковой цепи.

Взаимодействия атомов боковой цепи – основная цепь

= дополнительные ограничения

У глицина нет бокового радикала. У всех остальных аминокислотных остатков он есть, и столкновение этого радикала (точнее, его ближайшего к главной цепи С-атома) с C’ -атомом вырезает запрещенную область по углу , а с N-атомом  —  запрещенную область по углу  .


 Рис.8-4. Карта разрешенных  конформаций аланина (Ala) при вращении по углам в белковой цепи  —  области, разрешенные лишь для глицина;   —  области, запрещенные для всех остатков взаимодействиями

 


Экспериментальная карта Рамачандрана частот встречаемости

углов ,  в белках PDB





Рис. 8-5.


Уровни организации структуры белка


Рис. 8-6.


Первичная – последовательность аминокислотных остатков


Вторичная – регулярные структуры основной цепи


Третичная – пространственная 3-Д структура полипептидной цепи –

мономерный белок

Четвертичная - пространственная структура упаковки субъединиц

Типы вторичных структур полипептидной цепи



 Рис.8-7.Конформации различных вторичных структур на фоне карты разрешенных и запрещенных конформаций аминокислотных остатков. 27R, 27L: правая и левая спираль 27; 310R, 310L: правая и левая спираль 310; R, L  —  правая и левая -спираль; R, L  —  правая и левая -спираль.   —  -структура (подробности см. на Рис.7-8б). Р  —  спираль Poly(Pro)II.   —  конформации, разрешенные для аланина (Ala);   —  области, разрешенные лишь для глицина, но не для аланина и других остатков  —  области, запрещенные для всех остатков.


следующая страница >>