超二级结构域四级3.ppt
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1、超二级。结构域四超二级。结构域四级级3 3希腊钥匙拓扑结构希腊钥匙拓扑结构EFEF手:手:钙结合蛋白中,含有钙结合蛋白中,含有Helix-Loop-Helix-Loop-Lelix Lelix结构结构锌指:锌指:DNADNA结合蛋白中,结合蛋白中,2 2个个HisHis、2 2个个CysCys结合结合 一个一个ZnZn亮氨酸拉链:亮氨酸拉链:DNADNA结合蛋白中,由亮氨酸倒链结合蛋白中,由亮氨酸倒链 形成的拉链式结构,形成的拉链式结构,两个简单的常见基序,可产生两层二级结构。二级结构单元两个简单的常见基序,可产生两层二级结构。二级结构单元界面之间的氨基侧链是远离水的。界面之间的氨基侧链是远离
2、水的。链倾向于以右手形式扭曲。链倾向于以右手形式扭曲。片层结构中链间的连接,没有扭曲。因为 链扭曲,链扭曲,链间的连接通常是右手方向的链间的连接通常是右手方向的(二)结构域(二)结构域(二)结构域(二)结构域 1.1.1.1.结构域的概念结构域的概念结构域的概念结构域的概念 1970197019701970年年年年EdelmanEdelmanEdelmanEdelman为了描述免疫球蛋白分子的结构为了描述免疫球蛋白分子的结构为了描述免疫球蛋白分子的结构为了描述免疫球蛋白分子的结构,提出了提出了提出了提出了结构域的概念结构域的概念结构域的概念结构域的概念.是指在较大蛋白质分子中,由于多肽链上相邻
3、的超二级是指在较大蛋白质分子中,由于多肽链上相邻的超二级是指在较大蛋白质分子中,由于多肽链上相邻的超二级是指在较大蛋白质分子中,由于多肽链上相邻的超二级结构紧密联系,形成二个或多个在空间上可以明显区别的结构紧密联系,形成二个或多个在空间上可以明显区别的结构紧密联系,形成二个或多个在空间上可以明显区别的结构紧密联系,形成二个或多个在空间上可以明显区别的局部区域(一般为球状),该区域称为结构域。局部区域(一般为球状),该区域称为结构域。局部区域(一般为球状),该区域称为结构域。局部区域(一般为球状),该区域称为结构域。结构域大约为结构域大约为结构域大约为结构域大约为40-40040-40040-4
4、0040-400个氨基酸。大小相当于直径为个氨基酸。大小相当于直径为个氨基酸。大小相当于直径为个氨基酸。大小相当于直径为2.5-2.5-2.5-2.5-3.5 nm3.5 nm3.5 nm3.5 nm的球体。各自有独特的空间构象,的球体。各自有独特的空间构象,的球体。各自有独特的空间构象,的球体。各自有独特的空间构象,有多个结构域的蛋白质,各个结构域可能呈现明显的球有多个结构域的蛋白质,各个结构域可能呈现明显的球有多个结构域的蛋白质,各个结构域可能呈现明显的球有多个结构域的蛋白质,各个结构域可能呈现明显的球形凸出,更常见的是,广泛的表面接触使独立的结构域难形凸出,更常见的是,广泛的表面接触使独
5、立的结构域难形凸出,更常见的是,广泛的表面接触使独立的结构域难形凸出,更常见的是,广泛的表面接触使独立的结构域难以识别。并承担不同的生物学功能以识别。并承担不同的生物学功能以识别。并承担不同的生物学功能以识别。并承担不同的生物学功能抗抗体体分分子子中中结结构构域域示示意意图图发现免疫球蛋白发现免疫球蛋白发现免疫球蛋白发现免疫球蛋白GG的的的的1212个外显子大致对应个外显子大致对应个外显子大致对应个外显子大致对应1212个结构域。个结构域。个结构域。个结构域。桶桶一种细菌的一种细菌的溶血素的一溶血素的一个结构域个结构域扭曲的折叠片层扭曲的折叠片层链的两种排列是由这些链的扭曲趋势来稳定链的两种排
6、列是由这些链的扭曲趋势来稳定光解酶的一个结构域光解酶的一个结构域肌钙蛋白肌钙蛋白C的结构域的结构域 两个分离的钙结构域两个分离的钙结构域2.2.2.2.结构域与功能域结构域与功能域结构域与功能域结构域与功能域 功能域功能域功能域功能域:是蛋白质分子中能独立存在的功能单位是蛋白质分子中能独立存在的功能单位是蛋白质分子中能独立存在的功能单位是蛋白质分子中能独立存在的功能单位,它可以由它可以由它可以由它可以由一个或多个结构域组成。一个或多个结构域组成。一个或多个结构域组成。一个或多个结构域组成。关系:关系:关系:关系:功能域往往位于结构域之间的交界处,可以由功能域往往位于结构域之间的交界处,可以由功
7、能域往往位于结构域之间的交界处,可以由功能域往往位于结构域之间的交界处,可以由2 2 2 2个或个或个或个或2 2 2 2个以上的结构域组成。个以上的结构域组成。个以上的结构域组成。个以上的结构域组成。3.3.3.3.结构域的运动结构域的运动结构域的运动结构域的运动 每个结构域本身都是紧密装配的,结构域之间是通过每个结构域本身都是紧密装配的,结构域之间是通过每个结构域本身都是紧密装配的,结构域之间是通过每个结构域本身都是紧密装配的,结构域之间是通过共价的、松散的肽链相联系的,由于这种牢固而又柔韧的共价的、松散的肽链相联系的,由于这种牢固而又柔韧的共价的、松散的肽链相联系的,由于这种牢固而又柔韧
8、的共价的、松散的肽链相联系的,由于这种牢固而又柔韧的连接方式,使得每一个结构域可以作为一个整体做较大幅连接方式,使得每一个结构域可以作为一个整体做较大幅连接方式,使得每一个结构域可以作为一个整体做较大幅连接方式,使得每一个结构域可以作为一个整体做较大幅度的相对运动。度的相对运动。度的相对运动。度的相对运动。当底物与酶结合时,当底物与酶结合时,当底物与酶结合时,当底物与酶结合时,2 2 2 2个结构域会发生相对运动,使裂个结构域会发生相对运动,使裂个结构域会发生相对运动,使裂个结构域会发生相对运动,使裂缝关闭,结构域的这种运动可以使催化基团定向地包围底缝关闭,结构域的这种运动可以使催化基团定向地
9、包围底缝关闭,结构域的这种运动可以使催化基团定向地包围底缝关闭,结构域的这种运动可以使催化基团定向地包围底物,辨认出不合适的底物,并从活性部位上排出水分子。物,辨认出不合适的底物,并从活性部位上排出水分子。物,辨认出不合适的底物,并从活性部位上排出水分子。物,辨认出不合适的底物,并从活性部位上排出水分子。4.4.4.4.结构域的分类结构域的分类结构域的分类结构域的分类-螺旋域:结构域中的结构单位主要是螺旋域:结构域中的结构单位主要是-螺旋。螺旋。例如:木瓜蛋白的结构域例如:木瓜蛋白的结构域1 1。折叠域:结构域中的结构单位主要是折叠域:结构域中的结构单位主要是折叠域。折叠域。木瓜蛋白的结构域木
10、瓜蛋白的结构域2.2.域:由域:由-螺旋和螺旋和折叠不规则堆积而成。折叠不规则堆积而成。乳酸脱氢酶结构域乳酸脱氢酶结构域2 2/域:中央是域:中央是折叠,周围是折叠,周围是-螺旋,螺旋,-螺旋螺旋 与与折叠交替排布。乳酸脱氢酶结构域折叠交替排布。乳酸脱氢酶结构域2 2无-螺旋域和螺旋域和折叠域:不具有或少量的折叠域:不具有或少量的-螺旋螺旋 和和折叠。如,麦胚凝集素。折叠。如,麦胚凝集素。5.5.5.5.结构域的形成(多肽折叠规则)结构域的形成(多肽折叠规则)结构域的形成(多肽折叠规则)结构域的形成(多肽折叠规则)多肽的折叠服从于物理和化学限制。多肽的折叠服从于物理和化学限制。多肽的折叠服从于
11、物理和化学限制。多肽的折叠服从于物理和化学限制。利用一些明显的折叠规则,介绍一些简单的基序利用一些明显的折叠规则,介绍一些简单的基序利用一些明显的折叠规则,介绍一些简单的基序利用一些明显的折叠规则,介绍一些简单的基序a.a.a.a.疏水相互作用对稳定蛋白疏水相互作用对稳定蛋白疏水相互作用对稳定蛋白疏水相互作用对稳定蛋白质结构有重大贡献。要使疏质结构有重大贡献。要使疏质结构有重大贡献。要使疏质结构有重大贡献。要使疏水氨基酸水氨基酸水氨基酸水氨基酸 R R R R 基团排除水而埋基团排除水而埋基团排除水而埋基团排除水而埋在内部,至少需要两层二级在内部,至少需要两层二级在内部,至少需要两层二级在内部
12、,至少需要两层二级结构。两种简单基序,结构。两种简单基序,结构。两种简单基序,结构。两种简单基序,环(环(环(环(loop loop loop loop)和)和)和)和角(角(角(角(corner corner corner corner),具备这一条件。,具备这一条件。,具备这一条件。,具备这一条件。n nb.b.b.b.在蛋白质中同时存在时,在蛋白质中同时存在时,在蛋白质中同时存在时,在蛋白质中同时存在时,螺旋和螺旋和螺旋和螺旋和片层通常发现片层通常发现片层通常发现片层通常发现于不同的结构层。这是由于于不同的结构层。这是由于于不同的结构层。这是由于于不同的结构层。这是由于构象的多肽片段骨架
13、不能构象的多肽片段骨架不能构象的多肽片段骨架不能构象的多肽片段骨架不能与相邻的与相邻的与相邻的与相邻的螺旋形成稳定的氢键连接。螺旋形成稳定的氢键连接。螺旋形成稳定的氢键连接。螺旋形成稳定的氢键连接。n nC.C.C.C.一级序列中相互接近的多肽片段通常在折叠结构中一级序列中相互接近的多肽片段通常在折叠结构中一级序列中相互接近的多肽片段通常在折叠结构中一级序列中相互接近的多肽片段通常在折叠结构中也相邻堆叠。虽然多肽链中远距离的片段也可能在三级也相邻堆叠。虽然多肽链中远距离的片段也可能在三级也相邻堆叠。虽然多肽链中远距离的片段也可能在三级也相邻堆叠。虽然多肽链中远距离的片段也可能在三级结构中相互接
14、近,但并非正常情况。结构中相互接近,但并非正常情况。结构中相互接近,但并非正常情况。结构中相互接近,但并非正常情况。n nd.d.d.d.二级结构单元间的连接不能形成交叉或结节二级结构单元间的连接不能形成交叉或结节二级结构单元间的连接不能形成交叉或结节二级结构单元间的连接不能形成交叉或结节全是全是折叠的典型连接折叠的典型连接交叉连接(未看到)交叉连接(未看到)e.e.e.e.当各个片段以右手螺旋略微扭曲时,当各个片段以右手螺旋略微扭曲时,当各个片段以右手螺旋略微扭曲时,当各个片段以右手螺旋略微扭曲时,构象最稳定。构象最稳定。构象最稳定。构象最稳定。扭曲对各个扭曲对各个扭曲对各个扭曲对各个片层间
15、的相互排列和它们之间的多肽链连接片层间的相互排列和它们之间的多肽链连接片层间的相互排列和它们之间的多肽链连接片层间的相互排列和它们之间的多肽链连接都有影响。例如,两个平行的都有影响。例如,两个平行的都有影响。例如,两个平行的都有影响。例如,两个平行的片层必须通过一个交叉条片层必须通过一个交叉条片层必须通过一个交叉条片层必须通过一个交叉条带连接(如图带连接(如图带连接(如图带连接(如图 )。原则上这种交叉可以是右手或左手构)。原则上这种交叉可以是右手或左手构)。原则上这种交叉可以是右手或左手构)。原则上这种交叉可以是右手或左手构象,但是在蛋白质中几乎总是右手的。右手连接比左手连象,但是在蛋白质中
16、几乎总是右手的。右手连接比左手连象,但是在蛋白质中几乎总是右手的。右手连接比左手连象,但是在蛋白质中几乎总是右手的。右手连接比左手连接短些,而且弯曲角度更小,因此更容易形成。由于接短些,而且弯曲角度更小,因此更容易形成。由于接短些,而且弯曲角度更小,因此更容易形成。由于接短些,而且弯曲角度更小,因此更容易形成。由于片片片片层略有扭曲,当许多片段放在一起时也造成了一种特征性层略有扭曲,当许多片段放在一起时也造成了一种特征性层略有扭曲,当许多片段放在一起时也造成了一种特征性层略有扭曲,当许多片段放在一起时也造成了一种特征性的扭曲结构。的扭曲结构。的扭曲结构。的扭曲结构。桶和扭曲桶和扭曲桶和扭曲桶和
17、扭曲片层就是两个例子(如图片层就是两个例子(如图片层就是两个例子(如图片层就是两个例子(如图 ),它们组成了许多更大结构的核心部分。,它们组成了许多更大结构的核心部分。,它们组成了许多更大结构的核心部分。,它们组成了许多更大结构的核心部分。折叠股之间的右手连接折叠股之间的右手连接折叠股之间的左手连接(非常少见)折叠股之间的左手连接(非常少见)细菌(细菌(Staphyococus aureus)-溶血素的一个结构域溶血素的一个结构域桶桶 f.f.f.f.按照这些规则,复杂的基序可以由简单的基序搭建产生。按照这些规则,复杂的基序可以由简单的基序搭建产生。按照这些规则,复杂的基序可以由简单的基序搭建
18、产生。按照这些规则,复杂的基序可以由简单的基序搭建产生。常见的序列常见的序列环环 重复基序重复基序球状蛋白质球状蛋白质全全-结构(反平行螺旋)结构(反平行螺旋)结构结构 全全 折叠(反平行折叠(反平行 折叠片)折叠片)富含金属或二硫键富含金属或二硫键(小的不规则)(小的不规则)/结构结构 6.6.6.6.蛋白质基序是蛋白质结构分类的基础蛋白质基序是蛋白质结构分类的基础蛋白质基序是蛋白质结构分类的基础蛋白质基序是蛋白质结构分类的基础根据都是根据都是根据都是根据都是-、都是、都是、都是、都是、/以及以及以及以及分,每一种都分,每一种都分,每一种都分,每一种都含有数十个到成百上千个不同的折叠排列方式
19、,由不断含有数十个到成百上千个不同的折叠排列方式,由不断含有数十个到成百上千个不同的折叠排列方式,由不断含有数十个到成百上千个不同的折叠排列方式,由不断增加的亚结构组成。增加的亚结构组成。增加的亚结构组成。增加的亚结构组成。蛋白质家族:具有重要的一级序列相似性,或显示出结蛋白质家族:具有重要的一级序列相似性,或显示出结蛋白质家族:具有重要的一级序列相似性,或显示出结蛋白质家族:具有重要的一级序列相似性,或显示出结构功能相似性的蛋白质,属于同一个蛋白质家族构功能相似性的蛋白质,属于同一个蛋白质家族构功能相似性的蛋白质,属于同一个蛋白质家族构功能相似性的蛋白质,属于同一个蛋白质家族(familyf
20、amilyfamilyfamily).超家族:一级序列几乎没有相似性的两个或更多家族有超家族:一级序列几乎没有相似性的两个或更多家族有超家族:一级序列几乎没有相似性的两个或更多家族有超家族:一级序列几乎没有相似性的两个或更多家族有时也使用相同的主要结构基序,并具有功能上的相似性,时也使用相同的主要结构基序,并具有功能上的相似性,时也使用相同的主要结构基序,并具有功能上的相似性,时也使用相同的主要结构基序,并具有功能上的相似性,这些家族属于超家族。这些家族属于超家族。这些家族属于超家族。这些家族属于超家族。POB标识符标识符折叠折叠超家族超家族家族家族蛋白质蛋白质物种物种POB标识符:标识符:l
21、a06折叠折叠:血清蛋白血清蛋白超家族:血清蛋白超家族:血清蛋白家族:血清蛋白家族:血清蛋白蛋白质:血清蛋白蛋白质:血清蛋白物种:人物种:人POB标识符:标识符:1bef折叠折叠:类铁蛋白状类铁蛋白状超家族超家族;类铁蛋白类铁蛋白家族:铁蛋白家族:铁蛋白蛋白质:细菌铁蛋白蛋白质:细菌铁蛋白物种:大肠杆菌物种:大肠杆菌POB标识符:标识符:1gai折叠折叠:/复曲面复曲面超家族:超螺旋折叠超家族:超螺旋折叠 的糖基转移酶的糖基转移酶家族:家族:葡糖淀粉酶葡糖淀粉酶蛋白质:葡糖淀粉酶蛋白质:葡糖淀粉酶物种:物种:曲霉变种曲霉变种POB标识符:标识符:1enh折叠折叠:DNA结合的结合的3螺旋束螺旋
22、束超家族:同源域类超家族:同源域类家族:同源域家族:同源域蛋白质:锯齿状同源域蛋白质:锯齿状同源域物种:果蝇物种:果蝇POB标识符标识符折叠折叠超家族超家族家族家族蛋白质蛋白质物种物种在网上很容易通过在网上很容易通过SCOP数据库获取结构分类数据数据库获取结构分类数据POB身份号是蛋白质数据库中分给每种结构的一个号码身份号是蛋白质数据库中分给每种结构的一个号码POB标识符标识符折叠折叠超家族超家族家族家族蛋白质蛋白质物种物种POB标识符标识符折叠折叠超家族超家族家族家族蛋白质蛋白质物种物种七、球状蛋白质的三级结构的特征要点:七、球状蛋白质的三级结构的特征要点:七、球状蛋白质的三级结构的特征要点
23、:七、球状蛋白质的三级结构的特征要点:(1 1 1 1)球蛋白质的三级结构)球蛋白质的三级结构)球蛋白质的三级结构)球蛋白质的三级结构 是指在二级结构基础上,肽链的不同区段的侧链基团相是指在二级结构基础上,肽链的不同区段的侧链基团相是指在二级结构基础上,肽链的不同区段的侧链基团相是指在二级结构基础上,肽链的不同区段的侧链基团相互作用,在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链互作用,在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链互作用,在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链互作用,在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。构象在内的特征三维结构。构象在内的特征三维结构。
24、构象在内的特征三维结构。(2 2 2 2)小的球蛋白()小的球蛋白()小的球蛋白()小的球蛋白(100100100100个个个个AAAAAAAA左右)内部结构简单,只有一个左右)内部结构简单,只有一个左右)内部结构简单,只有一个左右)内部结构简单,只有一个结构单元,大的蛋白(超过几百个结构单元,大的蛋白(超过几百个结构单元,大的蛋白(超过几百个结构单元,大的蛋白(超过几百个AAAAAAAA)由简单基序搭建成)由简单基序搭建成)由简单基序搭建成)由简单基序搭建成复杂的基序,折叠成一个或更多稳定的球状单元复杂的基序,折叠成一个或更多稳定的球状单元复杂的基序,折叠成一个或更多稳定的球状单元复杂的基序
25、,折叠成一个或更多稳定的球状单元结构结构结构结构域。蛋白质基序是结构分类的基础域。蛋白质基序是结构分类的基础域。蛋白质基序是结构分类的基础域。蛋白质基序是结构分类的基础(3 3 3 3)亲水基团在分子外表面,疏水基团在分子内部。)亲水基团在分子外表面,疏水基团在分子内部。)亲水基团在分子外表面,疏水基团在分子内部。)亲水基团在分子外表面,疏水基团在分子内部。(4 4 4 4)较大蛋白在折叠中形成疏水核心,疏水作用是稳定结构)较大蛋白在折叠中形成疏水核心,疏水作用是稳定结构)较大蛋白在折叠中形成疏水核心,疏水作用是稳定结构)较大蛋白在折叠中形成疏水核心,疏水作用是稳定结构的主要作用力。小球蛋白疏
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