ΜΟΡΙΑΚΗ ΑΝΑΓΝΩΡΙΗ. Δηζαγσγή

Transcript

1 ΜΟΡΙΑΚΗ ΑΝΑΓΝΩΡΙΗ Δηζαγσγή

2 Δηζαγσγή Σα θπηά ρξεζηκνπνηνύλ πνιινύο ηξόπνπο ρεκηθνύ πνιέκνπ θαηά ησλ ερζξώλ ηνπο. Έλαο από απηνύο είλαη ε ζύλζεζε "κε θπζηθώλ" ακηλνμέσλ, ηνπιάρηζηνλ γηα ηνλ ερζξό, αιιά όρη επηθίλδπλσλ γηα ην θπηό. Γηα παξάδεηγκα έλα είδνο θαζνιηάο, ε jack bean (Canavalia Ensiformis), πεξηέρεη έλα κε θπζηθό ακηλνμύ πνπ ιέγεηαη καναβανίνη, πνπ κνηάδεη κε ην θπζηθό ακηλνμύ αξγηλίλε εθηόο από ηελ παξνπζία ελόο επηπιένλ αηόκνπ νμπγόλνπ ζηελ πιεπξηθή αιπζίδα. Οηαλ ε θαλαβαλίλε εηζέιζεη ζηνλ νξγαληζκό ηνπ εληόκνπ θαη δηα κέζνπ ηεο πέςεο πξνζηεζεί ζην πξσηετληθό πιηθό ηνπ εληόκνπ, ε πξσηείλε πνπ ην πεξηέρεη δελ κπνξεί λα πάξεη ηελ ζσζηή ζηεξενδνκή ηεο θαη δελ ιεηηνπξγεί κε απνηέιεζκα ηνλ ζάλαην ηνπ εληόκνπ. Γελ είλαη γλσζηό γηαηί ε θαλαβαλίλε δελ είλαη ηνμηθή γηα ην θπηό.

3 Μνξηαθή Αλαγλώξηζε

4 ηεξενδνκή Βηνκνξίσλ Γηαζηάζεηο θαη Πεξηβάιινλ

5

6 Δπιζκόπηζη μαθήμαηος Γνκηθά ζηνηρεία βηνκνξίσλ Γνκηθέο θαηεγνξίεο πξσηετλώλ Σύπνη αιιειεπηδξάζεσλ πνπ ζπκκεηέρνπλ ζηελ αλαγλώξηζε Θεξκνδπλακηθά ζηνηρεία ηεο κνξηαθήο αλαγλώξηζεο Παξαδείγκαηα (έλδπκα, εηδηθέο θαη κε εηδηθέο αιιειεπηδξάζεηο) Αλαδίπισζε πξσηετλώλ Βηνινγηθέο κεκβξάλεο Μεκβξαληθνί ππνδνρείο Κπηηαξηθή κεηαηόπηζε Υεκηθή κεηαβίβαζε ζήκαηνο κεηαμύ θπηηάξσλ Μνξηαθή αλαγλώξηζε ζην αλνζνπνηεηηθό ζύζηεκα Βηνρεκηθή δξάζε παξαζηηνθηόλσλ Πξόβιεςε θαη δεκηνπξγία πξνηύπσλ ηξηζδηάζηαηεο δνκήο Βηνρεκηθή δξάζε παξαζηηνθηόλσλ Μνξηαθή πξνζνκνίσζε ρεδηαζκόο θαξκάθσλ

7 Σν πδξόθηιν πεξηβάιινλ

8 Σν πδξόθνβν ή ιηπόθηιν πεξηβάιινλ

9 Οη δνκηθνί ιίζνη ησλ πξσηετλώλ Α. Η θύξηα αιπζίδα

10 Η ζηεξενρεκεία ησλ ακηλνμέσλ L-ακηλνμύ

11 Ο πεπηηδηθόο δεζκόο ζε αξηζκνύο

12 Ιδηόηεηεο πεπηηδηθνύ δεζκνύ

13 Η πεξίπησζε ηεο πξνιίλεο

14 Η θύξηα αιπζίδα N+1 ακηλνμύ Οη γσλίεο πεξηζηξνθήο N-1 ακηλνμύ N ακηλνμύ Γίεδρη γφνία Β-C

15 Οη πιεπξηθέο αιπζίδεο ησλ ακηλνμέσλ

16 Οη ηδηόηεηεο ησλ ακηλνμέσλ Υδροθοβικόηηηα-Πολικόηηηα-Ήλ.Φορηίο

17 Οη ηδηόηεηεο ησλ ακηλνμέσλ

18 Μεηαβνιή ειεύζεξεο ελέξγεηαο θαηά ηε κεηαθνξά από πδξόθνβν ζε πδξόθηιν πεξηβάιινλ

19 Από ηελ αιιεινπρία ζε δηαγξάκκαηα πδξνθνβηθόηεηαο

20 Η επηθάλεηα ελόο πξσηετληθνύ κνξίνπ

21 Η πξσηνηαγήο δνκή ησλ πξσηετλώλ

22 Αμηνπνίεζε ηεο πξσηνηαγνύο δνκήο πξσηετλώλ Τπνζέζεηο γηα ιεηηνπξγία Αλάιπζε ζρέζεο δνκήο-ιεηηνπξγίαο κέζσ κεηαιιάμεσλ Έθθξαζε πξσηετλώλ κε θαηλνύξγηεο ηδηόηεηεο Μνξηαθή παζνινγία (κεηαιιάμεηο πνπ δεκηνπξγνύλ αζζέλεηεο Δμειηθηηθέο κειέηεο (θνηλέο αιιεινπρίεο θνηλόο πξόγνλνο)

23 Η δεπηεξνηαγήο δνκή ησλ πξσηετλώλ Η α-έλικα Άιιεο έιηθεο 310 : Η-δεζκνί κεηαμύ i i+4 Η-δεζκνί κεηαμύ i i+3

24 Η α-έιηθα ζην Ramachandran plot

25 Η δεπηεξνηαγήο δνκή ησλ πξσηετλώλ Η β-πηστφηή επιθάνεια

26

27 Η β-πηπρσηή επηθάλεηα ζην Ramachandran plot

28 Η δεπηεξνηαγήο δνκή ησλ πξσηετλώλ Η β-πηστφηή επιθάνεια

29 Γνκέο β-barrel

30 Κεθακκέλα θύιια θαη ζηξνθέο

31 πρλόηεηεο εκθάληζεο ακηλνμέσλ ζε ζηνηρεία δεπηεξνηαγνύο δνκήο

32 αιιεινπρίαvdllkn 1ΜΙ7 5CFH

33 Αλαπαξαζηάζεηο ηεο κπνζθαηξίλεο

34 Η δεπηεξνηαγήο δνκή ησλ πξσηετλώλ Σα κνηίβα

35 Σα κνηίβα

36 Πξνηεηλόκελνο κεραληζκόο δεκηνπξγίαο «ειιεληθνύ θιεηδηνύ»

37 Η ηξηηνηαγήο δνκή Οη δνκηθέο ελόηεηεο- Σνπνινγηθά δηαγξάκκαηα

38 Η ηξηηνηαγήο δνκή Οη δνκηθέο ελόηεηεο- Σνπνινγηθά δηαγξάκκαηα

39 Η ηξηηνηαγήο δνκή

40 Η ηεηαξηνηαγήο δνκή

41

42 Οη θαηεγνξίεο ησλ πξσηετλώλ αλάινγα κε ηελ ζηεξενδνκή ηνπο Όλο α-πρφηεΐνες: Οι δέζμες α-ελίκφν

43 Όιν α- πξσηεΐλεο: Οη ζθαηξίλεο Γσλίεο κεηαμύ ησλ ειίθσλ ~50 ν

44 Όιν βήηα πξσηεΐλεο Σα βήηα ζάληνπτηο

45 Οη βήηα πξσηεΐλεο: Άιιεο ππνθαηεγνξίεο Οη αληηπαξάιιειεο- Σα ειιεληθά θιεηδηά (καίαλδξνη)

46 Οη α/β πξσηεΐλεο

47 Η ηεηαξηνηαγήο δνκή ησλ βηνκνξίσλ

48 Η δνκή ησλ ππξεληθώλ νμέσλ

49 Η δνκή ησλ ππξεληθώλ νμέσλ

50 Η ζηεξενδνκή ησλ ππξεληθώλ νμέσλ

51 Ο άμνλαο ηεο έιηθαο δηέξρεηαη από δηαθνξεηηθό ζεκείν ηνπ επηπέδνπ GC

52 A-form B-form Z-form Helix sense right-handed right-handed left-handed Repeating unit 1 bp 1 bp 2 bp Rotation/bp /2 Mean bp/turn Inclination of bp to axis Rise/bp along axis 2.6 Å (0.26 nm) 3.4 Å (0.34 nm) 3.7 Å (0.37 nm) Rise/turn of helix 28.6 Å (2.86 nm) 35.7 Å (3.57 nm) 45.6 Å (4.56 nm)

53 Μεραληζκνί αιιειεπίδξαζεο λνπθιετληθώλ νμέσλ θαη πξσηετλώλ. Πσο έλα κεγάιν θαη εύθακπην κόξην αιιειεπηδξά κε κηα πξσηεΐλε; Αλ απηό γηλόηαλ κε δνθηκή όισλ ησλ δπλαηώλ ζηεξενδνκώλ ζα έπξεπε λα δηεξεπλεζνύλ δηζεθαηνκκύξηα δηζεθαηνκκπξίσλ δπλαηέο ζηεξενδνκέο θαη ηξόπνη πξνζέγγηζεο. Απηό όκσο πνπ ζπκβαίλεη είλαη ην καηεσθσνόμενο ηαίριαζμα (induced fit). Κάπνηα νκάδα αιιειεπηδξά πξώηε. Η ελέξγεηα αιιειεπίδξαζεο ζα είλαη βέβαηα κηθξή (π.ρ. 2 Kcal/mole) θαη ην ζύκπινθν κε ζηαζεξό ( πεξίπνπ 10-7 δεπηεξόιεπηα). Όκσο νη πεξηζηξνθέο γύξσ από έλα απιό δεζκό είλαη ηεο ηάμεσο ηνπ δεπηεξόιεπηα αθήλνληαο ζηηο γεηηνληθέο νκάδεο αξθεηό ρξόλν λα επαλαπξνζαλαηνιηζηνύλ πξνο ηελ ζσζηή ζηεξενδνκή αιιειεπίδξαζεο.

54 Παξαδείγκαηα αιιειεπίδξαζεο πξσηετλώλ - DNA

55 Μεηαγξαθηθνί παξάγνληεο Ρπζκίδνπλ ηε γνληδηαθή έθθξαζε (ελεξγνπνηνύλ ή θαηαζηέιινπλ). Σππηθά απνηεινύληαη από δύν ηκήκαηα, ηο πρώηο αλληλεπιδρά με ζσγκεκριμένες αλληλοστίες DNA θαη ην δεύηεξν ελεξγνπνηεί ηε κεηαγξαθή κέζσ αιιειεπίδξαζεο κε άιιεο πξσηεΐλεο. Μέζσ ηνπ ζπλδπαζκνύ δηαθνξεηηθώλ ππνκνλάδσλ πξνθύπηνπλ δνκέο αλαγλώξηζεο δηαθνξεηηθώλ αιιεινπρηώλ-ζηόρσλ. Γηεπθνιύλνπλ ή εκπνδίδνπλ ηε δεκηνπξγία ηνπ κεηαγξαθηθνύ ζπκπιόθνπ ζηνλ ππνθηλεηή. Αιιειεπηδξνύλ θπξίσο κε ηελ κεγάιε αύιαθα ηνπ DNA, είηε σο δηκεξή (zinc zippers, HTH) ή σο κνλνκεξή (zinc finger). ηνλ άλζξσπν έρνπλ αλαγλσξηζηεί ~2000 κεηαγξαθηθνί παξάγνληεο

56 Ασηόκλειζηα λεσκίνης (Leucine zippers) Η δνκηθή ελόηεηα πνπ νλνκάδεηαη απηόθιεηζην ιεπθίλεο απνηειείηαη από δύν παξάιιειεο ή αληηπαξάιιειεο α-έιηθεο κε ηελ ηδηαηηεξόηεηα λα έρνπλ ην ακηλνμύ ιεπθίλε ζε θάζε έβδνκε ηεο α- έιηθαο.

57 Όηαλ νη ακηλνμηθέο αθνινπζίεο ηνπνζεηεζνύλ ζε θύθιν κε πεξίνδν 3.5 ακηλνμέα αλά ζηξνθή (απηή δειαδή ηεο πεξηόδνπ ηεο α-έιηθαο) ηόηε νη ιεπθίλεο ηνπνζεηνύληαη ζηελ ίδηα πιεπξά ησλ νκόθεληξσλ θύθισλ κε πεξηνδηθόηεηα 7. Λεηηνπξγνύλ κέζσ δηκεξηζκνύ. Ακηλνμηθέο αθνινπζίεο δνκηθώλ ελνηήησλ πνπ δεζκεύνπλ DNA ζε αλαπαξάζηαζε ηξνρώλ α-έιηθαο. Κάζε νκνθεληξηθόο θύθινο αλαπαξηζηά κία ζηξνθή α-έιηθαο. Pymol: Leucine_zipper.pse

58 Γάκησλοι υεσδαργύροσ (Zinc fingers) Σέηνηνη κεραληζκνί παξαηεξνύληαη ζηηο πξσηεΐλεο πνπ αιιειεπηδξνύλ κε ηα λνπθιετληθά νμέα θαη ππνβνεζνύληαη από δνκηθέο ελόηεηεο ζρεδηαζκέλεο λα ηαηξηάδνπλ γεσκεηξηθά κε ηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ λνπθιενηηδηθώλ αιπζίδσλ. Σέηνηεο δνκηθέο ελόηεηεο είλαη νη δάθηπινη ςεπδαξγύξνπ (zinc fingers). Πεξηζζόηεξνη από ρίιηνη δηαθνξεηηθνί παξάγνληεο κεηαγξαθήο πεξηέρνπλ ςεπδάξγπξν ζαλ έλα βαζηθό ζηνηρείν ησλ δνκηθώλ ελνηήησλ ηνπο πνπ δεζκεύνπλ DNA. ρεκαηηθό δηάγξακκα ηεο δέζκεπζεο ηνπ DNA από δαθηύινπο ςεπδαξγύξνπ ζηηο θύξηεο εζνρέο ηνπ DNA.

59 Οη δάθηπινη ςεπδαξγύξνπ Σν κήθνο ηεο πνιππεπηηδηθήο αιπζίδαο απηώλ ησλ δνκηθώλ ελνηήησλ πνπ πεξηέρνπλ ηνλ ςεπδάξγπξν είλαη πεξίπνπ ακηλνμηθά θαηάινηπα κε θαλνληθή επαλάιεςε θπζηετλώλ θαη /ή ηζηηδηλώλ θαηά κήθνο ηεο αιπζίδαο. Απηά ηα ακηλνμέα ζπλδένληαη κε ηνλ ςεπδάξγπξν δεκηνπξγώληαο κία ζπκπαγή δνκηθή ελόηεηα πνπ νλνκάδεηαη δάθηπινο ςεπδαξγύξνπ (zinc finger). Η εμεηδίθεπζε ηεο αλαγλώξηζεο ησλ λνπθιετληθώλ νμέσλ επηηπγράλεηαη κε ηηο πεξηνρέο ηεο πνιππεπηηδηθήο αιπζίδαο πνπ ζπλδένπλ ηηο θπζηεΐλεο θαη ηηο ηζηηδίλεο. ρεκαηηθό δηάγξακκα δύν δαθηύισλ ςεπδαξγύξνπ κε ηα ζεκεία αιιειεπίδξαζεο κε ην DNA λα ππνδεηθλύνληαη κε καύξνπο θιεηζηνύο θύθινπο.

60 Η θιαζζηθή κνξθή ηνπ δάθηπινπ ςεπδαξγύξνπ κε δύν θπζηετλεο θαη δύν ηζηηδίλεο πνπ δεζκεύνληαη ζηνλ ηεηξαεδξηθό ςεπδάξγπξν. Σν κνηίθ ηνπ δαθηύινπ ςεπδαξγύξνπ θαη νη ζέζεηο ησλ θπζηετλώλ θαη ηζηηδηλώλ ζηελ ακηλνμηθή αθνινπζία.

61 Δίδε δαθηύισλ ςεπδαξγύξνπ Παξά ηα θνηλά ραξαθηεξηζηηθά ηνπο όπσο ε έιηθα αλαγλώξηζεο θαη ν ηεηξαεδξηθόο ςεπδάξγπξνο νη δάθηπινη ςεπδαξγύξνπ παξνπζηάδνληαη κε δηαθνξεηηθέο ηνπνινγίεο όπσο α-έιηθα ζηξνθή β-θύιια, α-έιηθα ζηξνθή εθηεηακέλε κε θαλνληθή ζηεξενδνκή θαη β-θύιιν ζηξνθή β-θύιιν. Pymol: zinc_finger.pse

62 Οη αιιαγέο πνπ παξαηεξνύληαη ζηελ δνκή ηνπ DNA θαηά ηελ δέζκεπζε ελόο θαηαζηνιέα. (a) Η θαλνληθή δνκή ηνπ DNA. (b) Η δνκή κεηά ηελ δέζκεπζε ηνπ 434 θαηαζηνιέα. Η δέζκεπζε ηνπ κνηίθ α-έιηθα ζηξνθή α- έιηθα ηνπ θαηαζηνιέα 434 από ην DNA. Σν δηκεξέο ζρεκαηίδεηαη κε ηελ αιιειεπίδξαζε δύν α-ειίθσλ. Pymol: lac_repressor.pse

63 Κώδηθαο αλαγλώξηζεο αιιεινπρίαο DNA Πνηα αύιαθα είλαη θαιύηεξνο ζηόρνο γηα αλαγλώξηζε από κία πξσηεΐλε;

64 Αιιεινπρίεο αλαγλώξηζεο πεξηνξηζηηθώλ ελδύκσλ Γηα πνην ιόγν ηα πεξηνξηζηηθά έλδπκα θόβνπλ κε πνιύ πςειή εθιεθηηθόηεηα; Pymol: ecori.pse