Κεφάλαιο 4. α/β-δομές

Transcript

1 Κεφάλαιο 4 α/β-δομές

2 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Τρείς τύποι αναδίπλωσης Οι α/β-επικράτειες είναι οι δομές οι οποίες συναντώνται συχνότερα στις πρωτεϊνικές δομές. Αποτελούνται από μία κεντρική παράλληλη ή μεικτή που περιβάλλεται από α-έλικες. Υπάρχουν 3 κύριες κατηγορίες α/β-δομών πρωτεϊνών Η πρώτη περιλαμβάνει έναν πυρήνα συστραμμένων παράλληλων β-κλώνων που διευθετούνται κοντά ο ένας στον άλλον, όπως οι σανίδες ενός βαρελιού. Ο τύπος της δομής αυτής αυτή είναι γνωστός ως TIM Barrel (από την ισομεράση της φωσφορικής τριόζης). Εικόνα 4.1a. Η δεύτερη περιλαμβάνει μια ανοικτή συστραμμένη β-πτυχωτή επιφάνεια που περιβάλλεται εκατέρωθεν από α-έλικες. Ο τύπος της δομής αυτής είναι γνωστός και ως Rossmann fold. Εικόνα 4.1b. Η τρίτη κατηγορία σχηματίζεται από αμινοξικές ακολουθίες με επαναλαμβανόμενες περιοχές ενός συγκεκριμένου προτύπου καταλοίπων Leu, γνωστά ως μοτίβα πλούσια σε λευκίνη, τα οποία σχηματίζουν α-έλικες και β-κλώνους. Οι έλικες είναι στο εξωτερικό και το σχήμα μοιάζει σε ένα πέταλο και γι αυτό ο συγκεκριμένος τύπος αναδίπλωσης είναι γνωστός ως το πεταλοειδές δίπλωμα. Τα βαρέλια, οι δομές ανοικτών β-επιφανειών και οι πεταλοειδείς δομές σχηματίζονται από μοτίβα β-α-β. Υπάρχουν 2 διαφορετικοί τρόποι σύνδεσης των μοτίβων αυτών, όπως φαίνεται στις Εικόνες 4.1 & 4.2

3 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Σύνδεση β-α-β μοτίβων Εικόνα 4.1 Οι α/β επικράτειες βρίσκονται σε πολλές πρωτεΐνες. Ταξινομούνται σε διαφορετικές κατηγορίες, δύο από τις οποίες παρουσιάζονται εδώ: (a) Το κλειστό β-βαρέλι, ως παράδειγμα του οποίου παρατίθεται το σχηματικό και τοπολογικό διάγραμμα του ενζύμου ισομεράση της φωσφορικής τριόζης. (b) Η ανοικτή συστραμμένη πτυχωτή επιφάνεια με έλικες και στις δύο πλευρές της, όπως παρατηρείται στις επικράτειες πρόσδεσης συνενζύμου από κάποιες αφυδρογονάσες. Και οι δύο κατηγορίες σχηματίζονται από μοτίβα β-α-β που συνδέονται έτσι ώστε οι β-κλώνοι να είναι παράλληλοι. Στα τοπολογικά διαγράμματα, τα ορθογώνια παραλληλόγραμμα αντιπροσωπεύουν τις α-έλικες, ενώ τα βέλη αντιπροσωπεύουν τους β- κλώνους.

4 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Σύνδεση β-α-β μοτίβων Εικόνα Ένα μοτίβο β-α-β είναι μια δεξιόστροφη δομή. Δύο τέτοια μοτίβα μπορούν να συνδεθούν και να σχηματίσουν μία τετράκλωνη παράλληλη β-πτυχωτή επιφάνεια με δύο διαφορετικούς τρόπους. Μπορούν να στοιχιστούν με τις α-έλικες (a) στην ίδια πλευρά της β-πτυχωτής επιφάνειας ή(b) σε διαφορετικές πλευρές. Στην περίπτωση (a), οτελευταίοςβ- κλώνος του μοτίβου 1 (κόκκινος) βρίσκεται δίπλα στον πρώτο β-κλώνο του μοτίβου 2 (μπλε), δίνοντας τη σειρά κλώνων Τα μοτίβα στοιχίζονται κατ αυτόν τον τρόπο στις δομές βαρελιών (βλ. Εικόνα 4.1a) και στο πεταλοειδές δίπλωμα (βλ. Εικόνα 4.11). Στην περίπτωση (b), οι πρώτοι β-κλώνοι των δύο μοτίβων είναι γειτονικοί, με σειρά κλώνων Οι ανοικτές συστραμμένες επιφάνειες (βλ. Εικόνα 4.1b) περιέχουν τουλάχιστον μία τέτοια στοίχιση. Και στις δύο περιπτώσεις, τα μοτίβα συνδέονται μέσω μιας α-έλικας (πράσινη).

5 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Υδρόβοφος Χαρακτήρας Στις δομές α/β-βαρελιού, σχηματίζει ένα κελυφος από υδρόφοβα αμινοξέα από τις εξωτερικές α-έλικες και β-κλώνους. Υπάρχουν και υδρόφιλα αμινοξέα στον πυρήνα του βαρελιού, των οποίων οι (CH2)ν- αλυσίδες ενισχύουν τον υδρόφοβο χαρακτήρα και οι πολικές ομάδες προεξέχουν από το βαρέλι. Εικόνα 4.3 Στις περισσότερες δομές α/β-βαρελιού, οι οκτώ β-κλώνοι τουβαρελιούεσωκλείουνένα στενά πακεταρισμένο υδρόφοβο πυρήνα, ο οποίος σχηματίζεται εξολοκλήρου από πλευρικές ομάδες των β-κλώνων. Οπυρήνας οργανώνεται σε τρία στρώματα, με κάθε στρώμα να περιέχει τέσσερις πλευρικές ομάδες από εναλλάξ β- κλώνους. Στο σχηματικό διάγραμμα φαίνεται αυτό το πακετάρισμα στο α/β-βαρέλι του ενζύμου γλυκολική οξειδάση (glycolate oxidase), ηδομή του οποίου προσδιορίστηκε από τον Carl Branden και τους συνεργάτες του στην Ουψάλα της Σουηδίας.

6 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Υδρόβοφος Χαρακτήρας Εσωτερικό Βαρελιού Πίνακας 4.1 Τα αμινοξικά κατάλοιπα των οκτώ παράλληλων β-κλώνων στη δομή βαρελιού του ενζύμου ισομεράση της φωσφορικής τριόζης από μυϊκό ιστό κοτόπουλου.οι ακολουθίες στοιχίζονται με τέτοιον τρόπο, ώστε τα κατάλοιπα στις θέσεις 1, 3 και 5 να στρέφονται προς το εσωτερικό του βαρελιού και τα κατάλοιπα στις θέσεις 2 και 4 να στρέφονται προς τις α-έλικες, εξωτερικά του βαρελιού. Τα τελευταία συμμετέχουν στις υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στους β-κλώνους και στις α-έλικες.

7 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Πολικός Πυρήνας Εικόνα 4.4 Σχηματικό διάγραμμα της επικράτειας α/β-βαρελιού του ενζύμου μουτάση του μεθυλομηλονυλοσυνενζύμου Α. Οι α-έλικες είναι κόκκινες και οι β-κλώνοι μπλε. ΕΞΑΙΡΕΣΗ: Στο εσωτερικό του βαρελιού παρατάσσονται μικρές υδρόφιλες πλευρικές ομάδες (σερίνη και θρεονίνη) από τους β-κλώνους, που δεν καταλαμβάνουν όλο το διαθέσιμο χώρο, με αποτέλεσμα να δημιουργείται μίαοπήστοκέντροτηςδομής. Στην οπή αυτή, κατά μήκος του άξονα του βαρελιού και από τη μία άκρη στην άλλη προσδένεται ένα από τα υποστρώματα, το συνένζυμο Α (πράσινο). (Προσαρμοσμένη από ένα διάγραμμα που δημιουργήθηκε με τη βοήθεια υπολογιστή από το P. Evans.)

8 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β Εικόνα 4.5 Η πολυπεπτιδική αλυσίδα του ενζύμου κινάση του πυροσταφυλικού αναδιπλώνεται σε αρκετές επικράτειες, μία από τις οποίες είναι ένα α/ββαρέλι (κόκκινο). Ένας από τους βρόχους αυτού του βαρελιού είναι εκτενής και περιλαμβάνει περίπου 100 αμινοξικά κατάλοιπα, τα οποία αναδιπλώνονται σε μία ξεχωριστή επικράτεια (μπλε) που δομείται από αντιπαράλληλους β-κλώνους. Η περιοχή του C-άκρου, 140 περίπου καταλοίπων, σχηματίζει μία τρίτη επικράτεια (πράσινο), που είναι μια ανοικτή συστραμμένη α/β-δομή.

9 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β Εικόνα 4.6 Το διλειτουργικό ένζυμο PRA-ισομεράση (PRAI):IGP-συνθετάση (IGPS) καταλύει δύο διαδοχικές αντιδράσεις στο μονοπάτι βιοσύνθεσης της τρυπτοφάνης. Στην πρώτη αντίδραση (πάνω μισό), που καταλύεται από την καρβοξυτελική επικράτεια του ενζύμου PRAI, το υπόστρωμα Ν-(5 -φωσφοριβοζυλο)- ανθρανιλικό (PRA) μετατρέπεται σε 5- φωσφο-1-(ο-καρβοξυφαινυλαμινο)-1- δεοξυριβουλόζη (CdRP) μέσω μιας αντίδρασης αναδιάταξης. Στο επόμενο βήμα (κάτω μισό), μία αντίδραση κυκλοποίησης από το CdRP στο ινδολο-3- γλυκεροφωσφορικό (IGP) καταλύεται από την αμινοτελική IGPS επικράτεια.

10 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Διπλά Βαρέλια Eικόνα 4.7 Δύο από τις ενζυμικές ενεργότητες που εμπλέκονται στη βιοσύνθεση της τρυπτοφάνης στην E. coli, ηισομερίωσητουφωσφοριβοζυλο- ανθρανιλικού (PRA) και η σύνθεση του ινδολογλυκεροφωσφορικού (IGP), επιτελούνται από δύο ξεχωριστές επικράτειες της πολυπεπτιδικής αλυσίδας ενός διλειτουργικού ενζύμου. Και οι δύο αυτές επικράτειες είναι δομές α/β-βαρελιού προσανατολισμένες με τέτοιον τρόπο, ώστε τα ενεργά τους κέντρα να βρίσκονται σε αντίθετες πλευρές του μορίου. Συνεπώς, οι δύο καταλυτικές αντιδράσεις είναι ανεξάρτητες η μία από την άλλη. Στο διάγραμμα απεικονίζεται η επικράτεια της IGPσυνθετάσης (κατάλοιπα ) με σκούρα χρώματα και η επικράτεια της PRA-ισομεράσης με ανοιχτά χρώματα. Οι α-έλικες ονομάζονται διαδοχικά και στις δύο επικράτειες με τα γράμματα a-h. Το κατάλοιπο 255 (βέλος) είναι το πρώτο κατάλοιπο της δεύτερης επικράτειας. (Προσαρμοσμένη από τους J. P. Pristle et el., Proc. Natl Acad. Sci. USA 84: , 1987.)

11 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Ενεργό κέντρο στα α/β βαρέλια Eικόνα 4.8 Το ενεργό κέντρο σε όλα τα α/ββαρέλια βρίσκεται σε μία θήκη η οποία σχηματίζεται από τους βρόχους που συνδέουν τα καρβοξυτελικά άκρα των β-κλώνων με τις γειτονικές α-έλικες, όπως παρουσιάζεται σχηματικά στην (a), όπου φαίνονται μόνο δύο τέτοιοι βρόχοι. (b) Κάτοψη του βαρελιού όπου φαίνεται το ενεργό κέντρο του ενζύμου RuBisCo (καρβοξυλάση της διφωσφορικής ριβουλόζης), που συμμετέχει σε δέσμευση CO2 στα φυτά. Ένα ανάλογο υποστρώματος (κόκκινο) συνδέεται κατά μήκος του βαρελιού με τις δύο φωσφορικές ομάδες, τις Ρ1 και Ρ2, σε αντίθετες πλευρές της θήκης. Ένας αριθμός φορτισμένων πλευρικών ομάδων (μπλε) από διαφορετικούς 2+ βρόχους, καθώς κι ένα ιόν Μg (κίτρινο) σχηματίζουν τη θέση πρόσδεσης του υποστρώματος και παρέχουν καταλυτικές ομάδες. Η δομή αυτού του μεγάλου (500 kd) ενζύμου καθορίστηκε σε διακριτικότητα 2.4 Å, στο εργαστήριο του Carl Branden στην Ουψάλα της Σουηδίας. (Προσαρμοσμένη από ένα αρχικό σχέδιο του Bo Furugren.)

12 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β Εικόνα 4.9 Μηχανισμοί των αντιδράσεων που καταλύονται από τα ένζυμα (a) ρακεμάση του αμυγδαλικού και (b) λακτονάση του 2,4-εξαδιενδιοϊκού. Οι δύο συνολικές αντιδράσεις διαφέρουν αρκετά: η ρακεμάση του αμυγδαλικού καταλύει μία αλλαγή στη διευθέτηση ενός ατόμου άνθρακα, ενώ η λακτονάση του 2,4-εξαδιενδιοϊκού καταλύει το κλείσιμο ενός δακτυλίου. Ωστόσο, ένα κρίσιμο βήμα (κόκκινο) είναιτοίδιοκαιστιςδύοαντιδράσεις: η προσθήκη ενός πρωτονίου (μπλε) σε ένα ενδιάμεσο του υποστρώματος (κόκκινο) από ένα κατάλοιπο λυσίνης του ενζύμου (Ε) ή -στην αντίστροφη κατεύθυνση- ο σχηματισμός ενός ενδιάμεσου μετά από απόσπαση πρωτονίου από το γειτονικό στην καρβοξυλομάδα άνθρακα.

13 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Εικόνα 4.10 Ομόφωνη αμινοξική αλληλουχία και δευτεροταγής δομή των μοτίβων λευκίνης, τύπου Α και Β. Το «Χ» υποδεικνύει ένα οποιοδήποτε αμινοξύ. Το «a» υποδηλώνει ένα αλειφατικό αμινοξύ. Τα συντηρημένα κατάλοιπα παρουσιάζονται με έντονα τυπογραφικά στοιχεία στην αλληλουχία τύπου Β.

14 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Μοτίβα πλούσια σε Λευκίνη Μοτίβο πλούσιο σε Leu ήαλλιώςτο πεταλοειδές δίπλωμα. Εικόνα 4.11 Σχηματικό διάγραμμα της δομής του αναστολέα της ριβουνοκλεάσης. Το μόριο, το οποίο αποτελείται από επαναλαμβανόμενα μοτίβα β-βρόχος-α, μοιάζει με πέταλο αλόγου, με μία 17-κλώνων παράλληλη β-πτυχωτή επιφάνεια στο εσωτερικό και 16 α-έλικες στο εξωτερικό. Ηβ-πτυχωτή επιφάνεια είναι χρωματισμένη με κόκκινο, οι α- έλικες με μπλε και οι βρόχοι που αποτελούν τμήμα των μοτίβων β- βρόχος-α με πορτοκαλί. (Προσαρμοσμένη από τους B. Kobe et al., Nature 366: , 1993.)

15 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Μοτίβα πλούσια σε Λευκίνη Τα κατάλοιπα της Leu σχηματίζουν έναν υδρόφοβο πυρήνα ανάμεσα στην β-πτυχωτή επιφάνεια και στις α-έλικες. Εικόνα 4.12 Σχηματικό διάγραμμα που δείχνει το ρόλο των συντηρημένων καταλοίπων λευκίνης (πράσινο) στο μοτίβο λευκίνης για τη σταθεροποίηση της δομικής μονάδας β-βρόχος-α. Στον αναστολέα ριβονουκλεάσης, τα κατάλοιπα λευκίνης 2, 5 και 7 από το β-κλώνο πακετάρονται με τα κατάλοιπα λευκίνης 17, 20 και 24 από την α-έλικα, καθώς και με το κατάλοιπο λευκίνης 12 απότοβρόχο, για να σχηματίσουν έναν υδρόφοβο πυρήνα ανάμεσα στο β-κλώνο και στην α-έλικα.

16 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Ενεργά κέντρα στα C-άκρα των κλώνων Εικόνα 4.13 (a) Το ενεργό κέντρο στις ανοικτές συστραμμένες α/β-επικράτειες βρίσκεται στησχισμήέξωαπότακαρβοξυτελικάάκρατωνβ-κλώνων. Ησχισμήαυτήδημιουργείται από δύο γειτονικούς βρόχους που συνδέουν τους δύο κλώνους με α-έλικες σε αντίθετες πλευρές της β-πτυχωτής επιφάνειας. Αυτό απεικονίζεται στα λυγισμένα δάχτυλα δύο χεριών (b), όπου το πάνω ήμισυ των δαχτύλων αντιπροσωπεύει τους βρόχους και το κάτω ήμισυ τους β-κλώνους. Η ράβδος αντιπροσωπεύει ένα συνδεδεμένο μόριο στη σχισμή πρόσδεσης.

17 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Ενεργά κέντρα στα C-άκρα των κλώνων Εικόνα 4.14 Παραδείγματα διαφορετικών τύπων α/β-δομών του τύπου των ανοικτών συστραμμένων β-πτυχωτών επιφανειών. Για κάθε δομή δίνονται ένα σχηματικό και ένα τοπολογικό διάγραμμα. Στα τοπολογικά διαγράμματα, τα βέλη υποδεικνύουν τους κλώνους της β-πτυχωτής επιφάνειας και τα ορθογώνια παραλληλόγραμμα τις α-έλικες. (a) Ηφλαβοδοξίνη, μια οξειδοαναγωγάση που δεσμεύει FMN. (b) Το ένζυμο αδενυλική κινάση, το οποίο καταλύει την αντίδραση ΑΜΡ + ΑΤΡ 2 ΑDP. Η δομή προσδιορίστηκε σε διακριτικότητα 3.0 Å στο εργαστήριο του Geοrg Schulz στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας.

18 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Ενεργά κέντρα στα C-άκρα των κλώνων (c) Η επικράτεια πρόσδεσης ATP του γλυκολυτικού ενζύμου εξωκινάση που καταλύει τη φωσφορυλίωση της γλυκόζης. Η δομή προσδιορίστηκε σε διακριτικότητα 2.8 Å στο εργαστήριο του Tom Steitz, στο Πανεπιστήμιο του Yale. (d) Το γλυκολυτικό ένζυμο μουτάση του φωσφογλυκερινικού, που καταλύει τη μεταφορά μιας φωσφορικής ομάδας από τον άνθρακα 3 στον άνθρακα 2 του φωσφογλυκερινικού. Η δομήπροσδιορίστηκεσε διακριτικότητα 2.5 Å στο εργαστήριο του Herman Watson, στο Πανεπιστήμιο του Bristol στην Αγγλία. (Προσαρμοσμένη από την J. Richardson.)

19 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Ενεργά κέντρα στα C-άκρα των κλώνων Συνθετάση του τυροσυλο-trnα: ένα παράδειγμα δομής με α/β & α επικράτειες Σχισμή Εικόνα 4.15 Σχηματικό διάγραμμα του ενζύμου συνθετάση του τυροσυλο-trna, που συζευγνύει την τυροσίνη με το αντίστοιχό της μεταφορικό RNA. Η κεντρική περιοχή της καταλυτικής επικράτειας (κόκκινο και πράσινο) είναι μία ανοικτή συστραμμένη α/βδομή με πέντε παράλληλους β-κλώνους. Το ενεργό κέντρο σχηματίζεται από τους βρόχους των καρβοξυτελικών άκρων των β- κλώνων 2 και 5. Οι δύο αυτοί γειτονικοί κλώνοι συνδέονται με α-έλικες σε αντίθετες πλευρές της β-πτυχωτής επιφάνειας. Όταν περισσότερες από μία α-έλικες ενώνουν δύο β- κλώνους (π.χ. ανάμεσα στους κλώνους 4 και 5), αυτές παρουσιάζονται στο τοπολογικό διάγραμμα ως ένα ορθογώνιο παραλληλόγραμμο (Προσαρμοσμένη από τους Τ. Ν. Βhat et al., J. Mol. Biol. 158: , 1982.

20 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Ενεργά κέντρα στα C-άκρα των κλώνων Εικόνα 4.16 Σχηματική άποψη του ενεργού κέντρου της συνθετάσης του τυροσυλο-trna. Το τυροσυλοαδενυλικό, το προϊόν της πρώτης αντίδρασης που καταλύεται από το ένζυμο, προσδένεται σε δύο βρόχους: στα κατάλοιπα 38-47, που σχηματίζουν το βρόχο που έπεται του β-κλώνου 2, και στα κατάλοιπα , που σχηματίζουν το βρόχο που έπεται του β-κλώνου 5. Ητυροσίνηκαιτο αδενυλικό προσδένονται σε αντίθετες πλευρές της β-πτυχωτής επιφάνειας, στα καρβοξυτελικά άκρα των β-κλώνων 2 και 5.

21 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Εικόνα 4.17 Σχηματικό διάγραμμα μιας προσδεδεμένης τυροσίνης στη συνθετάση του τυροσυλο-trna. Οι χρωματιστές περιοχές αντιστοιχούν στις ακτίνες van der Waals των ατόμων μιας τομής της δομής (το επίπεδο της τομής είναι παράλληλο με το δακτύλιο της τυροσίνης). Κόκκινη είναι η προσδεδεμένη τυροσίνη, πράσινο το άκρο του β-κλώνου 2 και η αρχή του επόμενου βρόχου, κίτρινη η περιοχή ενός βρόχου και καφέ το τμήμα της α-έλικας στην περιοχή

22 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Εικόνα 4.18 Πλευρικέςομάδεςτηςσυνθετάσης του τυροσυλο-trna που σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου με το τυροσυλο-αδενυλικό. Τα πράσινα κατάλοιπα ανήκουν στο β-κλώνο 2 και στον ακόλουθο βρόχο, τα κίτρινα κατάλοιπα ανήκουν στο βρόχο που έπεται του β-κλώνου 5 και τα καφέ κατάλοιπα ανήκουν στην α-έλικα που προηγείται του β-κλώνου 5. (Προσαρμοσμένη από τους T. Wells και A. Fersht, Nature 316: , 1985.)

23 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Εικόνα 4.19 Σχηματικό και τοπολογικό διάγραμμα της δομής του ενζύμου καρβοξυπεπτιδάση. Η κεντρική περιοχή της μεικτής β-πτυχωτής επιφάνειας περιέχει τέσσερις γειτονικούς παράλληλους β-κλώνους (που αριθμούνται 8, 5, 3 και 4). Παρατηρήστε την αντιστροφή της σειράς των κλώνων που συμβαίνει μεταξύ των κλώνων 5 και 3. Το άτομο ψευδαργύρου του ενεργού κέντρου (η κίτρινη σφαίρα) προσδένεται στιςπλευρικέςομάδεςτωνβρόχωνπου έπονται των καρβοξυτελικών άκρων των δύο αυτών παράλληλων β-κλώνων. Το πρώτο μέρος της πολυπεπτιδικής αλυσίδας είναι κόκκινο και ακολουθείται από πράσινο, μπλε και καφέ. (Προσαρμοσμένη από την J. Richardson.) Σχισμή

24 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Εικόνα 4.20 Λεπτομερής άποψη του περιβάλλοντος του ψευδαργύρου στην καρβοξυπεπτιδάση. Το άτομο ψευδαργύρου του ενεργού κέντρου προσδένεται στα κατάλοιπα His 69 και Glu 72, που ανήκουν στο βρόχο που έπεται του β-κλώνου 3. Η His 196, που είναι το τελευταίο κατάλοιπο του β-κλώνου 5, προσδένεται επίσης στον ψευδάργυρο.

25 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Πρωετίνες με 2 α/β επικράτειες Εικόνα 4.21 Η πολυπεπτιδική αλυσίδα της πρωτεΐνης που προσδένει αραβινόζη στην E. coli περιέχει δύο ανοικτές συστραμμένες α/βεπικράτειες παρόμοιας δομής. Ένα σχηματικό διάγραμμα μιας εκ των δύο δομών παρουσιάζεται στο (a). Οι δύο επικράτειες προσανατολίζονται έτσι ώστε τα καρβοξυτελικά άκρα των παράλληλων β-κλώνων να αντικρίζουν το ένα το άλλο στις αντίθετες πλευρές της σχισμής όπου δεσμεύεται το υδατανθρακικό μόριο, όπως φαίνεται στο τοπολογικό διάγραμμα (b). [(a) Προσαρμοσμένη από την J. Richardson.]

26 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Πρωετίνες με 2 α/β επικράτειες Εικόνα 4.22 Σχηματικό διάγραμμα των πολύπλοκων δικτύων των υδρογονικών δεσμών που σχηματίζονται ανάμεσα σε πολικές πλευρικές ομάδες της πρωτεΐνης πρόσδεσης αραβινόζης και της L-αραβινόζης. Τα κατάλοιπα που αλληλεπιδρούν με το σάκχαρο συνδέονται με επιπλέον δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους, ή με άλλα κατάλοιπα, ή με απομονωμένα μόρια νερού. Τα ροζ και τα πράσινα κατάλοιπα βρίσκονται σε βρόχους οι οποίοι (με βάση το τοπολογικό διάγραμμα) προβλέπεται να σχηματίζουν τη θέση πρόσδεσης. Τα κίτρινα κατάλοιπα προέρχονται από γειτονικούς βρόχους. (Προσαρμοσμένη από το C. F. Sams et al., Nature 310: , 1984.)

27 Κεφάλαιο 4 Δομές α/β: Ανακεφαλαίωση Οι α/β-επικράτειες είναι οι δομές οι οποίες συναντώνται συχνότερα στις πρωτεϊνικές δομές. Αποτελούνται από μία κεντρική παράλληλη ή μεικτή που περιβάλλεται από α-έλικες. Υπάρχουν 3 κύριες κατηγορίες α/β-δομών πρωτεϊνών Η πρώτη αποτελείται από έναν κεντρικό πυρήνα συνήθως αποτελούμενο από 8 β-κλώνους & 8 α-έλικες όπου οι κλώνοι τοποθετούνται ο ένας κοντά στον άλλον, όπως οι σανίδες ενός βαρελιού. Ο τύπος είναι γνωστός και ως TIM Barrel Η δεύτερη περιλαμβάνει μια ανοικτή συστραμμένη β-πτυχωτή επιφάνεια που περιβάλλεται εκατέρωθεν από α-έλικες. Ο τύπος της δομής αυτής είναι γνωστός και ως Rossmann fold. Διαθέτουν τα ενεργά τους κέντρα στα C- τελικά άκρα των β-πτυχωτών επιφανειών και αποτελούνται από τους βρόγχους που συνδέουν τους β-κλώνους με τις α-έλικες. Η τρίτη κατηγορία σχηματίζεται από επαναλαμβανόμενα μοτίβα Leu, τα οποία σχηματίζουν α-έλικες και β-κλώνους σε μια καμπυλωτή β-πτυχωτή επιφάνεια με όλες τις α-έλικες στην εξωτερική πλευρά της.