Upload
bioinformaticsinstitute
View
69
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Citation preview
Белки – пространственное строение и функции
Белки в организме
• Белки составляют ~15% массы тела среднего человека.
• Функции белков: структурные белки, каталитические белки, транспорт и депо, регуляторные и рецепторные белки и белки иммунной системы (защитные), моторная и сократительная функции
• Большинство тканей тела состоит из белков.
• Многие болезни имеют причиной модификацию тех или иных
белков.
Какой процент человеческого протеома имеет известную
структуру ?
• Крупные фармацевтические компании выявили множество структур, но большинство из них не депонировано в Protein Data Bank.
• ~40,000 генов в человеческом геноме.
• ~25,000 записей в Protein Data Bank:
– a. ~5,600 точных записей хорошего качества.
– b. ~1,100 из них – человеческие белки
– c. И эти записи в основном – единичные домены или фрагменты белков.
• Ответ (эмпирический): ~1%
• Ответ (моделирование гомологов): ~20% доменов
Уровни структур белков
• Первичная структура – последовательность аминокислот
• Вторичная структура – локальная организация полипептидной цепи без учёта возможных конформаций боковых цепей (R групп).
• Третичная структура – 3D структура всего протеина, включая конформации боковых цепей.
• Четвертичная структура – 3D структура организации субъединиц белка.
Аминокислоты
VL I
M
Гидрофобные боковые цепи
F
Y
Гидрофильные боковые цепи
N Q
Aromatic side chains
Amide group
E D
Negatively charged
Positively charged
RH K
G A S
T Y
PCOH group (H-bonds)
-S- (SS-bonds in Cys)
W (Two
rings)
АминокислотыКлассы боковых цепей АминокислотыАлифатические (без аром. связей) глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин.
Гидроксил- или серосодержащие серин, треонин, цистеин, метионин
Ароматические фенилаланин, тирозин, триптофан
Основные гистидин, лизин, аргинин
Кислые и амиды аспарагиновая кислота, глютаминовая кислота, аспарагин, глютамин
Циклические пролин
Аминокислоты – боковые цепи
Пептидные связи
Пептидная связь образуется в результате взаимодействия α – углерода карбоксильной группы одной аминокислоты и α –аминогруппы другой аминокислоты.
Пептидные связи
Торзионный угол C,N,Cα,C называется φ.
Торзионный угол N,Cα,C,N называется ψ.
Торзионный угол Cα ,C,N,Cα ) называется ω.
HDF5 format
АминокислотыБоковые цепи
χ-угол: торсионный угол, образованный атомами углерода боковой цепи
АминокислотыБоковые цепи
Основные белковые структуры• Первичная структура – последовательность аминокислот
• Вторичная структура – это локальная организация главной полипептидной цепи без учёта конформаций отдельных боковых групп (R групп).
Вторичная структура. спираль ( helix)
H связь: N-H i -> C=O i+4
Linus Pauling, Robert Corey, Max Perutz
Правозакрученная спираль.
Каждая аминокислота соответствует повороту на 100° - 3,6 аминокислоты на виток и трансляции на 1,5 Å вдоль оси.
Вторичная структура. спираль ( helix)Геометрия
310 спираль – H связь: N-H i -> C=O i+3 Концы стандартной спирали
π спираль – H связь: N-H i -> C=O i+5
Вторичная структура. спираль ( helix)Геометрия, углы
Торсионные углы, типичные для α-спирали (φ, ψ) – -60°, -45°. Иными словами, сумма ψ одной аминокислоты и φ следующей ~ -105°.Cумма углов 310 спирали ~ -75°,
π-спирали ~ -130°.
Угол Ω:3cosΩ=1-4cos2((φ+ψ)/2)
спираль - представление
Вторичные структуры. структуры
лист
William Astbury
Вторичные структуры. структурыГеометрия
Расстояние Сαi – Сαi+2 ~ 6Å
Расстояние между двумя нитями ~ 5Å
Углы: φ ~ -135°, ψ ~ 135°
Антипараллельный лист
Параллельный лист
структуры - представление
Обратные повороты и петли
Super Secondary элементы: мотивы
β изгибы
>2
β углы / α изгибы /α-α углы
Спираль-поворот-спираль
Ramachandran Plot
• Sasisekaharn – Ramakrishnan -Ramachandran plot отображает “допустимые” области для углов φ и ψ.
• Повторяющиеся величины φ и ψ вдоль пептидной цепи регулярные структуры.
Ramachandran Plot
αR - phi ~-57o и psi ~-47o.
cytochrome C-256
β - phi ~-110->-140o и psi ~110->135o
plastocyanin
Домены
Домен – элемент в протеине, свернутый независимо от белка, часто соединенный с подвижной, гибкой, бесструктурной частью.
1) Домен – функциональный элемент белка.
2) Эволюционно сохранившиеся элементы.
Основные структуры белков• Третичная структура – 3D структура всего белка с учётом
конформации боковых цепей.
• Четвертичная структура – 3D организация субъединиц (доменов) и белков в надмолекулярные комплексы
Все в спирали
alamethicin
Спираль-поворот-спираль
RNA-binding protein Rop
Связка из 4-х α спиралей
Ферритин
Все – D структуры
-/ 3D белковые структуры
Сборка из β-α-β единиц:
• Bacterial and mammalian pancreatic ribonucleases. • Lysozome. • Ubiquitin. • Histidine-Carrier protein. • Cysteine proteases such as papain and actinidin. • Zinc Metallo-proteases. • SH2 domains.
α+β 3D белковые структуры
Четвертичная структура
Wheat germ agglutin (9wga chain A)