IZBIRNI PREDMET, APRIL/MAJ 2013 STRUKTURA IN FUNKCIJA PROTEINOV. 2. predavanje: Od 1D do 3D strukture proteinov 1. del.

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "IZBIRNI PREDMET, APRIL/MAJ 2013 STRUKTURA IN FUNKCIJA PROTEINOV. 2. predavanje: Od 1D do 3D strukture proteinov 1. del."

Σάρρα Κορομηλάς
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 IZBIRNI PREDMET, APRIL/MAJ 2013 STRUKTURA IN FUNKCIJA PROTEINOV 2. predavanje: Od 1D do 3D strukture proteinov 1. del Matjaž Zorko DOSEGLJIVO:

2 PRIMARNA STRUKTURA PROTEINOV = SEKVENCA AMINOKISLIN Nekatere po-translacijske modifikacije prištejemo k primarni strukturi, nekatere pa ne terminologija tu ni dorečena. Pri kolagenu npr. hidroksi-pro in hidroksi- Lys upoštevamo, glikozilacije pa ne. K primarni strukturi nekateri štejejo tudi mesta (Cys), kjer se vzpostavijo-ss- mostički.

3 Samosestavljanje v višje strukture I. II. III. IV. Osnova samosestavljanja je optimalna povezava med deli polipeptidne verige s pretežno šibkimi vezmi v strukturo z minimalno prosto entalpijo (G).

4 NEKOVALENTNE INTERAKCIJE odboj pri tesnem stiku van der Waalsove interakcije elektrostatske interakcije vodikova vez hidrofobne interakcije ion - p interakcije (aromatske spojine)

5 ODBOJNE SILE Izračun za dva C atoma z zmanjšanjem razdalje se moč odboja povečuje in prevlada moč privlaka prekrivanje elektronskih orbital ni mogoča ( Pauling ) odboj definira dimenzije VEDNO ga imamo!

6 Van der Waalsove interakcije 1. dipol dipol: VODA, PEPTIDNA VEZ! 2. dipol inducirani dipol: Polarizabilnost večja pri večjih molekulah! 3. inducirani dipol inducirani dipol: Vezavna energija je majhna 1 do nekaj kj/mol (1 > 2 > 3) e K e d 6 to e e K d 12 VENDAR: VEDNO PRISOTNA MED VSEMI MOLEKULAMI V STIKU!

7 Odboj in Van der Waalsov privlak združimo v Lennard-Jonesov potencial: E( d) C d n n C d 6 6 s C je konstanta, n je največkrat 12! s

Elektrostatska interakcija D = dielektrična konstanta e e medij D vakuum 1 F D d 2 CCl 4 2.24 DMF 36.

8 Elektrostatska interakcija D = dielektrična konstanta e e medij D vakuum 1 F D d 2 CCl DMF 36.7 voda 80 K I K + I 0,8 2,6 Šibka v vodni raztopini: E = kj/mol Močna v kristalih R 1 -COO - H 3 N + -R 2 E > 100 kj/mol

9 Elektrostatska interakcija v proteinih (salt-bridges) Nabite AK: +: Arg, Lys, (His) -: Asp, Glu Dve možnosti: znotraj proteinske strukture (proč od vode) močna, a destabilizirajoča! na površini (v vodi) šibka in redka Asp NH Dodatna težava: naboji niso točkasti, interakcija je šibkejša. Arg

10 Vodikova vez Orientacija je pomembna - - +

11 Biološko pomembni primeri V proteinih med AK Dolžina O-O = Å; energija = ~ 10 kj/mol

12 Hidrofobne interakcije so lahko zelo pomembne, kadar so hidrofobne površine velike A B A S W < B S W A S L > B S L

13 Termodinamika prenosa nepolarne molekule (npr. heksana) v vodno raztopino v različnih razmerah. DG = DH - TDS T = 20 C DH tr(l aq) = 0 T = 140 C TDS tr(l aq) = 0

14 Ion - p interakcija: NH 4 Interakcija med aromatski obročem in ionom. Phe (H 3 N + -) ::::: + - Interakcija med aromatskimi obroči.

15 Posebne značilnosti šibkih interakcij v proteinih veliko interakcij znotraj ene same molekule interakcije niso neodvisne koncept efektivne koncentracije kooperativnost

16 Koncept efektivne koncentracije

17 Kooperativnost

18 Kooperativnost ni vedno enaka Najbolj stabilna je interakcija med skupinami, ki jih druge skupine trdno držijo v optimalni orientaciji in razdalji, v tem primeru C-D; ne pozabimo pa, da je stabilnost vsake od interakcij odvisna od stabilnosti vseh ostalih.

19 Primarna struktura = sekvenca aminokislin (nekateri štejejo sem tudi položaj S-S- vezi)

20 Samosestavljanje: od primarne do terciarne (kvartarne) strukture I. II. III. IV. Osnova samosestavljanja je optimalna povezava med deli polipeptidne verige s pretežno šibkimi vezmi v strukturo z minimalno prosto entalpijo (G). Končna stabilna struktura je odvisna od sekvence in okolja (T, sestava raztopine (ph), interakcije). Povezava AK s peptidno vezjo je endergonski proces. [AK I., DG > 0] Samosestavljanje v višje strukture je eksergonski proces. [I. II. III. IV., DG i < 0]

21 Trans-peptidna vez. Peptidna vez je delno dvojna vez!

22 cis-peptidna vez V -obratih ob Pro je ~6% peptidnih vezi cis

23 Polipeptidna veriga je omejeno vrtljiva.

24 Torzijska kota pri vrtenju ravnin. Vsaka sprememba kota je nova konformacija.

25 Konformacije etana. 3HC-CH 3 C C NESKONČNO KONFORMACIJ!

26 Sterično oviranje

27 Začetni položaj: Φ = Ψ = 0 deg

28 Predvidel različne vrste II. strukture: vijačnice in -strukture Ramachandranov diagram

29 Potrditev Ramachandranovih računov na osnovi razrešene strukture 12 proteinov.

30 Ramachandranov diagram za poli-gly.

31 Vijačnice - heliksi

Struktura kompaktna, fleksibilnost majhna,

32 Desni a heliks. H-vezi med CO in HN v peptidni vezi _ C-konec CO 1 -HN 5, CO 2 -HN 6, itd Radikali molijo ven Radikali lahko stabilizirajo ali pa ne Struktura kompaktna, fleksibilnost majhna, znotraj ni prostora za vodo Dipolni moment se kompenzira Ψ + N-konec Φ ni vrtljiv

33 Stereo prikaz a heliksa iz mioglobina kita (E. heliks). Radikali (rumeno) so usmerjeni navzven.

34 Relativna verjetnost, da najdemo AK v posamezni sekondarni strukturi

35 H-vezi pri heliksih različne vrste a-heliks daleč najpogostejši kratka (~2 obrata) in redka

36 Primerjava med heliksi a P

37 Poliprolinski I in II heliks. I: desni, cis peptidna vez II: levi, trans peptidna vez ½

38 strukture. (a) antiparalelna struktura.

39 (b) paralelna struktura. Največkrat so strukture mešane paralelne in antiparalelne.

40 Nagubani list. N-t. C-t. C-t. N-t.

41 Stereo predstavitev antiparalelne strukture (konkanavalin)

42 strukture so pogosto v notranjosti proteina in so največkrat ukrivljene (karboksipeptidaza A).

43 Povezave med polipeptidnimi verigami v strukturah. (a) In (b) sta običajni, (c) doslej niso našli.

44 Zavoji (obrati); najpogostejši je zavoj.. difference!

45 Zanka Ω (Ω loop) - 40 to 54 AK v Cyt C Ω Pomen zaradi gibljivosti!

46 Microskopska organizacija a keratina v lasu.

47 Ovita heliksa (coiled coil) se držita z nonpolarnima roboma. Prečni prerez heliksa = helikalno kolo helical wheel

48 Pogled s strani.

49 -S-S- vezi stabilizirajo strukturo keratina (frizerji!)

50 Sekvenca C-terminalnega dela ene verige (a1) trojnega heliksa kolagena (poravnane verige se dejansko nadaljujejo v eni vrsti glej številke AK)

Trojni heliks kolagena Možen zato, ker je

51 Trojni heliks kolagena Možen zato, ker je vsaka tretja AK Gly. Samo tako lahko pridejo tri verige dovolj tesno skupaj, da med njimi nastanejo vodikove vezi. Pri tem ima pomembno vlogo tudi OH-Pro (Hyp) z vspostavitvijo dodatnih H-vezi preko skupine OH.

52 Vodikove vezi med verigami vzdržujejo trojni heliks. Pro Gly Hyp

53 Elektronsko-mikroskopska slika kolagenskega vlakna.

54 Kovalentne povezave med Lys, Hyl, in His v kolagenu držijo tropokolagenske trojne helikse skupaj.

55 Če nekatere Gly zamenjamo z Ala, kolagen ni več stabilen.

Σχετικά έγγραφα

Sekundarne struktura proteina Fibrilni proteini

Sekundarne struktura proteina Fibrilni proteini Nivoi strukture proteina (strukturna hijerarhija) proteina Nivoi strukture proteina Primarna struktura Sekundarna struktura Super-sekundarna struktura Tercijarnastruktura