Κεφαλαιο 4 3D Πρωτεΐνες Flashcards
Τι γνωρίζεις για την γενική αποψη των πρωτεϊνών
Μια τυπική πρωτεΐνη συνήθως έχει μία ή περισσότερες τρισδιάστατες δομές, ή διαμορφώσεις, που αντικατοπτρίζουν τη λειτουργία της. Ορισμένες πρωτεΐνες έχουν εγγενώς μη δομημένα τμήματα.
• Η πρωτεϊνική δομή σταθεροποιείται από πολλές ασθενείς αλληλεπιδράσεις. Το φαινόμενο της υδροφοβίας, που προέρχεται από την αύ- ξηση της εντροπίας του περιβάλλοντος ύδατος κατά τη συσσωμάτωση μη πολικών μορίων ή ομάδων, συνεισφέρει πολύ στη σταθεροποίηση της σφαιρικής δομής των περισσότερων διαλυτών πρωτεϊνών. Οι δυνάμεις van der Waals επίσης συνεισφέρουν. Οι δεσμοί υδρογόνου και οι ιοντικές αλληλεπιδράσεις βελτιστοποιούνται σε συγκεκριμένες δομές που είναι θερμοδυναμικά πιο σταθερές,
Οι μη πεπτιδικοί ομοιοπολικοί δεσμοί, ιδιαιτέρως οι δισουλφυδρυλικοί, παίζουν ρόλο στη σταθεροποίηση της δομής ορισμένων πρωτεϊνών.
Η φύση των ομοιοπολικών δεσμών στον πολυπεπτιδικό σκελετό θέτει περιορισμούς στη δομή. Ο πεπτιδικός δεσμός έχει χαρακτήρα εν μέρει διπλού δεσμού που συγκρατεί όλη την πεπτιδική ομάδα των έξι ατόμων σε μια άκαμπτη επίπεδη διαμόρφωση. Οι δεσμοί Ν-C, και C.-C μπορούν να περιστρέφονται για να προσλάβουν τις γωνίες δεσμού φ και ψ, αντιστοίχως, παρόλο που οι επιτρεπόμενες τιμές των φ και ψ περιορίζονται από στερεοχημικούς και άλλους περιορισμούς.
Το διάγραμμα Ramachandran είναι μια οπτική περιγραφή των συνδυασμών των δίεδρων γωνιών φ και ψ που επιτρέπονται σε έναν πεπτιδικό σκελετό και εκείνων που δεν επιτρέπονται λόγω στερεοχημικών περιορισμών.
Τι γνωρίζεις για την δεύτεροταγή δομή των πρωτεϊνών;
Δευτεροταγής δομή είναι η τοπική χωρική διάταξη των ατόμων της κύριας αλυσίδας σ’ ένα συγκεκριμένο τμήμα μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας.
Οι πιο κοινές δευτεροταγείς δομές είναι η α-έλικα, η β διαμόρφωση και οι β στροφές. A
Η δευτεροταγής δομή ενός πολυπεπτιδικού τμήματος μπορεί να οριστεί πλήρως αν είναι γνωστές οι φ και ψ γωνίες για όλα τα αμινοξέα του.
Η φασματοσκοπία κυκλικού διχρωισμού είναι μέθοδος για την αξιολόγηση των κοινών δευτεροταγών δομών και την παρακολούθηση της πτύχωσης των πρωτεϊνών.
Τι γνωρίζεις για τις τριτοταγεις και τεταρτοταγεις πρωτεϊνικές δομές;
Η τριτοταγής δομή είναι η συνολική τρισδιάστατη δομή μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Με βάση την τριτοταγή δομή, υπάρχουν δύο γενι κές τάξεις πρωτεϊνών: ινώδεις και σφαιρικές πρωτεΐνες.
Οι ινώδεις πρωτεΐνες, οι οποίες παίζουν κυρίως δομικό ρόλο, διαθέτουν απλά επαναληπτικά στοιχεία δευτεροταγούς δομής.
Οι σφαιρικές πρωτεΐνες έχουν πιο περίπλοκη τριτοταγή δομή: συχνά περιέχουν διάφορα είδη δευτεροταγούς δομής στην ίδια πολυπεπτιδική αλυσίδα. Η πρώτη σφαιρική πρωτεΐνη της οποίας η δομή προσδιορίστηκε με τη μέθοδο της περίθλασης των ακτίνων Χ ήταν η μυοσφαιρίνη.
Οι πολύπλοκες δομές των σφαιρικών πρωτεϊνών μπορεί ν’ αναλυθούν εξετάζοντας πρότυπα πτύχωσης που καλούνται μοτίβα (επίσης και λούνται διπλές ή υπερδευτεροταγείς δομές). Οι χιλιάδες διαφορετικές γνωστές πρωτεϊνικές δομές γενικά συναρμολογούνται από ένα ρεπερτόριο λίγων, μόνο, εκατοντάδων μοτίβων. Τα τμήματα μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας που διπλώνονται σταθερά κι ανεξάρτητα καλούνται επικράτειες.
Ορισμένες πρωτεΐνες ή τμήματα πρωτεϊνών είναι εγγενώς μη δομημένα και στερούνται σαφούς τρισδιάστατης δομής. Αυτές οι πρωτεΐνες έχουν διακριτή σύνθεση αμινοξέων που επιτρέπει μια πιο ευέλικτη δομή. Ορισμένες από αυτές τις μη δομημένες πρωτεΐνες λειτουργούν ως δομικά συστατικά ή εκκαθαριστές, άλλες αλληλεπιδρούν με πολλούς διαφορετικούς πρωτεϊνικούς συντρόφους, λειτουργώντας ως ευέλικτοι αναστολείς ή ως κεντρικά συστατικά των πρωτεϊνικών δικτύων. Η τεταρτοταγής δομή προκύπτει από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των υπομονάδων μιας πολυμερούς πρωτεΐνης ή ενός μεγάλου συμπλόκου. Ορισμένες πολυμερείς πρωτεΐνες έχουν μια επαναληπτική μονάδα, η οποία αποτελείται από μια μόνο υπομονάδα ή μια ομάδα υπομονάδων που καλείται πρωτομερές.
Τι γνωρίζεις για την μετουσίωση και πτυχωση των πρωτεϊνών
Η διατήρηση σταθερής συγκέντρωσης της ενεργών ενδοκυττάριων πρωτεϊνών σε ορισμένες συνθήκες καλείται πρωτεόσταση και περιλαμβάνει μια περίτεχνη ομάδα μονοπατιών και διεργασιών που διπλώνουν, ξαναδιπλώνουν και αποδομούν πολυπεπτιδικές αλυσίδες
Η τρισδιάστατη δομή και η λειτουργία των πρωτεϊνών μπορεί να καταστραφούν με μετουσίωση. Έτσι αποδεικνύεται ότι υπάρχει σχέση με ταξύ της δομής και της λειτουργίας. Μερικές μετουσιωμένες πρωτεΐ νες μπορεί ν’ αναδιαταχθούν αυθόρμητα για το σχηματισμό βιολογικώς ενεργών πρωτεϊνών. Συνεπώς, η τριτοταγής πρωτεϊνική δομή προσδιορίζεται από την αλληλουχία των αμινοξέων.
Στα κύτταρα, το δίπλωμα των πρωτεϊνών γενικά εμφανίζει ιεραρχία. Αρχικά, μπορεί να σχηματιστούν περιοχές δευτεροταγούς δομής και ν’ ακολουθήσει το δίπλωμα σε μοτίβα και επικράτειες.
Για πολλές πρωτεΐνες, το δίπλωμα διευκολύνεται από τις μοριακές συνοδούς Hsp70 και τις σαπερονίνες. Ο σχηματισμός των δισουλφυδρυλικών δεσμών και η cis-trans ισομερείωση των πεπτιδικών δεσμών της Pro καταλύονται από ειδικά ένζυμα.
Λάθη στο δίπλωμα των πρωτεϊνών αποτελούν η μοριακή βάση ευρείας ποικιλίας νοσημάτων του ανθρώπου, συμπεριλαμβανομένων των αμυλοειδώσεων.
