每一种蛋白质都可视为一种独特的生物功能试剂
酶
调节其他蛋白质功能或基因表达
运输
运动
结构支持
信号转导
免疫
特定的毒性
绿色荧光蛋白
乐果甜蛋白
抗冷冻蛋白
弹性蛋白
一种蛋白质,只有一种结构,能行使几种甚至多种不同的功能
底物
氧气
一级结构决定三维结构,三维结构决定生物学功能
如果蛋白质刚性过强,亦不利于其活性
结构相似的蛋白质一般具有相似的功能,功能相似的蛋白质通常具有相似的三维结构
可用于预测序列已知蛋白质的功能
可用于绘制进化树,比较亲缘关系
种内同源物
种间同源物
功能相同,起源不同
许多疾病都是由体内重要蛋白质的结构异常引起的
含有重复的特征序列
一般不含β转角
通常机械强度较高
通常不溶于水
通常起结构或机械支持作用
化学反应性较差
先用还原剂破坏二硫键
固定好发型
在氧化环境下重建二硫键
两个α角蛋白分子借此以疏水键结合,形成双股左手超螺旋,即卷曲螺旋
在双股螺旋的基础上,先形成原纤维,再由原纤维组装成纤维
肽链中央为α螺旋,两端为非螺旋区
二硫键越多,结构强度越高
大量存在于蚕丝蛛丝中
富含Ala、Gly
Gly-Ala/Ser-Gly-Ala/Ser
提供较高的抗张性
提供一定的弹性
哺乳动物体内含量最丰富的蛋白质
由原胶原缠绕成独特的三股螺旋
不可能形成α螺旋
X、Y通常是Pro,也可能是Lys
Y位Pro常被羟基化为4-羟脯氨酸,Lys常羟基化为5-羟赖氨酸
Pro的亚氨基缺乏氢键供体,额外的羟基可帮助提供氢键供体
Lys间可形成共价键帮助稳定结构
重复次数约200
只存在于肌细胞中
贮存氧气
一条肽链
其中的Fe2+与血红素形成4个配位键,与Mb的一个高度保守的His形成第五个配位键
第六个配位键用来结合O2
用于形成空间位阻,降低血红素与CO的亲和力
血红素辅基位于Mb的疏水口袋中,阻止H2O进入,防止Fe2+氧化
如果Fe2+被氧化为Fe3+,H2O会立即与其结合形成第六个配位键,使其失活
细胞内的细胞色素b5还原酶和DADPH-高铁血红蛋白还原酶能还原被氧化的Fe
X射线晶体衍射研究抹香鲸肌红蛋白
倾向于结合氧气,只有在氧分压极低时才释放氧气
主要存在于红细胞
运输氧气
具有四级结构
成人血红蛋白HbA亚基为α2β2,胎儿血红蛋白HbF亚基为α2γ2
每个亚基结合一个血红素辅基
亚基的二、三级结构与M吧十分相似,但一级结构差别较大
高浓度结合氧气,低浓度释放氧气
Hb分子有一个亚基结合氧气后,其构象发生改变,使其他亚基对氧气的亲和力增强
不易结合氧气
易于结合氧气
齐变模型
序变模型
因为空间位阻,与His结合的Fe2+偏离血红素平面
Fe2+移向血红素中心,以便更好地与氧气结合
H+和CO2促进Hb释放O2的现象
Hb(T)+ 4O2 <==> Hb(R)(O2)4+ xH+
增加H+有利于平衡向左移动
CO2溶解产生H2CO3
-NH2+ CO2 <==> -NH-COO- +H+
CO2与N端氨基别构结合,诱导Hb转化为T态
Hb可运输少量CO2
除O2以外的各种配体在血红素铁以外的位点与Hb结合,导致Hb构象变化,影响到Hb氧合能力的现象
H+
CO2
2,3-BPG
NO
能够与两个β亚基间带正电的空穴结合,稳定T态
增强Hb在外周组织释放O2的能力
Hb在氧合状态下,NO可与特定Cys残基结合
Hb一旦释放氧气,NO立即解离到外周组织,扩张血管
导致镰状细胞贫血
疏水Val在表面形成突起
导致HbS在缺氧条件下易聚集成纤维,使细胞膜变形破裂
肌细胞
红细胞
1种
α2β2
α2δ2
α2γ2
单条肽链,153aa
4条肽链
无
4个亚基
无
正协同效应
玻尔效应
别构效应
双曲线
S形曲线
贮藏氧气
运输氧气
主要在脊椎动物的大脑和视网膜细胞中表达
含有链内二硫键
几乎在脊椎动物所有细胞中都能表达
远端组氨酸参与配位键的形成
在结合氧气时第六个配位键被取代
由B淋巴细胞分泌的糖蛋白
IgG
IgM
IgA
IgD
IgE
2条重链(H链)
2条轻链(L链)
链内二硫键12个,链间二硫键4个
变化较大
高度保守
由无规卷曲连接
每个结构域均被二硫键锁住
Y型→T型
仅与膜的表面保持接触
可溶性的
与球状蛋白非常相似
常含有20个AA的疏水跨膜α螺旋
经常介导细胞与外界的信号转导,并执行很多重要的细胞功能
含量低
分离、纯化较困难
结晶困难
用可透析的两性小分子去垢剂、冷冻电镜解决
通过与其共价连接的疏水基团锚定在质膜上
在生理条件下缺乏特定的二级结构与三级结构,处于完全无折叠或部分无折叠状态,但仍然具有功能
约占蛋白质总数的30%
无任何二级结构
无任何三级结构
含有>50aa的无折叠区域
有的必须在无折叠状态才具有一定的功能,有的需跟特定的配体结合,进而发生折叠,行使功能
参与信号转导
细胞周期调控
基因表达调控
翻译后加工
RNA和蛋白质的分子伴侣
含有较多亲水氨基酸
侧链较大的疏水氨基酸很少
不需要经过折叠就能起作用
可以结合几种不同的配体,表现出多种功能
拥有较大的分子间相互作用的界面,有利于分子识别
有利于细胞信号转导过程中开与关的切换
生物越复杂,NUP越多
序列相近、亲缘关系较近的蛋白质可能有相近的功能
结构相近,可能具有相近的功能
首先假设多肽的构象
根据结构计算出能量
通过计算各种已知结构的能量,得到最符合的构象
同一家族的是直向同源物
同一超家族的是同源物
同一栏的是类似物
可对一种蛋白质的配体结合位点或大分子结合位点进行预测
具有相同模体的蛋白质可能有相似的功能
依赖于已鉴别的序列模体
如果两种蛋白质经常发生相互作用,则两者的功能可能相联系
一种非同源性途径