Основы строения белка
advertisement
Основы строения белка Август, 2006 Токийский Научный Университет Тадаси Андо Наша жизнь поддерживается молекулярными взаимосвязанными системами Молекулярная взаимосвязанная система в клетке (Взято ExPASy Biochemical Pathways; http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl?2) Белки играют ключевую роль в живой системе Примеры функций белка Алкогольдегидрогеназа окисляет спирт до альдегида или кетонов Каталитическая: Почти все химические реакции в клетках идут при помощи белковых ферментов. Транспортная: Некоторые белки переносят разнообразные вещества, такие как кислород, ионы и т.д. Информационная: Например, гормоны. Гемоглобин переносит кислород Исулин контролирует уровень сахара в крови Аминокислота: Основной структурный элемент белка R NH3 + C Аминогруппа H COO Карбоксильная группа Общая формула аминокислоты Разные боковые цепочки R, определяют свойства 20 аминокислот. 20 Аминокислот Глицин (G) Аланин (A) Валин (V) Изолейцин (I) Лейцин (L) Пролин (P) Метионин (M) Фенилаланин (F) Триптофан (W) Аспарагин (N) Глутамин (Q) Серин (S) Треонин (T) Тирозин (Y) Цистеин (C) Аспарагиновая кислота (D) Глютаминовая кислота (E) Лизин (K) Аргинин (R) Гистидин (H) Белым: Гидрофобные, Зеленым: Гидрофильные, Красным: Кислые, Голубым: Основные Белок это линейный полимер из аминокислот R1 R2 NH3＋ C COO ＋ NH3＋ C COO ＋ ー ー Карбоксильная группа H H связывается с H 2O аминогруппой и высвобождается молекула воды H 2O R1 R2 R3 NH3＋ C CO NH C CO NH C CO H A F Peptide bond G N S Peptide bond H T D K G H S A Последовательность аминокислот называется первичной структурой Аминокислотная последовательность закодирована в гене последовательностью оснований ДНК Молекула ДНК ＝ ・ G C G C T T A A G C G C ・ ・ C G C G A A T T C G C G ・ Последовательность оснований ДНК Аминокислотная последовательность закодирована в гене последовательностью оснований ДНК T T A G Phe Leu Leu Ile Met Val TCT TCC TCA TCG CCT CCC CCA CCG ACT ACC ACA ACG GCT GCC GCA GCG Ser Pro Thr Ala TAT TAC TAA TAG CAT CAC CAA CAG AAT AAC AAA AAG GAT GAC GAA GAG G Tyr Stop His Gln Asn Lys Asp Glu TGT TGC TGA TGG CGT CGC CGA CGG AGT AGC AGA AGG GGT GGC GGA GGG Cys Stop Trp Arg Ser Arg Gly T C A G T C A G T C A G T C A G Третья буква Первая буква C TTT TTC TTA TTG CTT CTC CTA CTG ATT ATC ATA ATG GTT GTC GTA GTG C Вторая буква A Ген это матрица белка, геном это матрица жизни ДНК Геном Ген Белок Ген Ген Ген Ген Ген Ген Ген Ген Ген Ген Ген Ген Ген Ген Белок Белок Белок PБелок Белок Белок Белок Белок Белок Белок Белок Белок Белок Белок Ген это матрица белка, геном это матрица жизни Путь гликолиза и глюконеогенеза Геном Ген Ген Ген Ген ген Ген Ген Ген Ген Ген Ген Ген Ген Ген Белок Белок Белок Белок Белок Белок Белок Белок Белок Белок Белок Белок Белок Белок В 2003 году расшифрован геном человека! Геном это совокупность генов, кодирующих все белки организма. В 2003 году полностью был расшифрован геном человека. Геном человека содержит около 3 миллиардов пар нуклеотидов. А количество генов лежит в пределах между 20 000 и 25 000. Различие между геномом человека и геномом шимпанзе составляет только 1.23%! 3 миллиарда пар нуклеотидов => 6 Гбукв & 1 буква => 1 байт Весь геном умещается на 10 дисках CD-ROM! У каждого белка уникальная трехмерная структура Последовательность аминокислот NLKTEWPELVGKSVEE AKKVILQDKPEAQIIVL PVGTIVTMEYRIDRVR LFVDKLDNIAEVPRVG Сворачивание в структуру! Основные варианты структур белка: Вторичная структура α-спираль β-слой Вторичные структуры, αспираль и β-слой, имеют упорядоченные водородные связи Трехмерная структура белка Третичная структура Четвертичная структура Многоуровневая организация белковой молекулы Первичная структура (Последовательность (цепочка) аминокислот) ↓ Вторичная структура （α-спираль, β-слой） ↓ Третичная структура （Трехмерная структура, при дальнейшей сборке белка с вторичными структурами） ↓ Четвертичная стурктура （Структура, собранная из более чем одной цепочки аминокислот） Тесная зависимость между трехмерной структурой белка и его функцией Пример ферментной процесса ферме нт A субстраты ферме нт B Конгруэнтный субстрату А enzyme Переварив ание А! A Связывание А Гормональные рецепторы Антитела Предопределение трехмерной формы белка было недостижимой задачей с середины прошлого столетия до сих пор “Можем ли мы определить трехмерную форму белка по его аминокислотной последовательности?” Сейчас это пока невозможно! Заключение Белки это ключевые игроки любой живой системы. Белки это полимеры, состоящие из 20 разных аминокислот. Каждый белок собирается в уникальную трехмерную структуру, определяемую его аминокислотной последовательностью. Белок имеет иерархическое построение своей формы. Трехмерная структура белка тесно связана с его функцией. Предопределение трехмерной формы белка будет грандиозным открытием вычислительной биологии.
