蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)取決于組成蛋白質(zhì)的氨基酸序列以及蛋白質(zhì)如何折疊成更復(fù)雜的形狀。

• 一級結(jié)構(gòu)由組成蛋白質(zhì)的氨基酸序列決定。

• 二級結(jié)構(gòu)由多肽片段的局部間相互作用決定，即通過氫鍵結(jié)合作用形成α-螺旋和β-折疊。

• 三級結(jié)構(gòu)定義蛋白質(zhì)的整體三維結(jié)構(gòu)。

• 四級結(jié)構(gòu)定義多個蛋白質(zhì)亞基如何相互作用形成更大的復(fù)合物。

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測定

在原子分辨率下確定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)對于闡明蛋白質(zhì)功能、基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計和分子對接十分有用。

• NMR：核磁共振（NMR）光譜用于獲取有關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和動力學(xué)的信息。NMR中，原子的空間位置取決于其化學(xué)位移。對于蛋白質(zhì)NMR，通常用穩(wěn)定的同位素 (15N,13C,2H)標(biāo)記蛋白質(zhì)，增強(qiáng)其靈敏性，便于計算結(jié)構(gòu)去卷積。通常蛋白質(zhì)表達(dá)過程在生長培養(yǎng)基中進(jìn)行，通過使用同位素標(biāo)記的營養(yǎng)物引入同位素標(biāo)記。

• X射線晶體學(xué)：蛋白質(zhì)的X射線晶體學(xué)通過X射線衍射結(jié)晶蛋白質(zhì)可獲得蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。提高溶液中蛋白質(zhì)濃度，促進(jìn)沉淀使晶體生長，并在合適的條件下形成有序的蛋白質(zhì)晶體。將X射線對準(zhǔn)蛋白質(zhì)晶體，蛋白質(zhì)晶體將X射線散射到電子檢測器或膠片上。旋轉(zhuǎn)晶體捕獲三維衍射，可以通過傅立葉變換計算出結(jié)晶分子中每個原子的位置。

蛋白質(zhì)作圖

蛋白質(zhì)在特定細(xì)胞、組織和器官中的位置和表達(dá)水平的定位有助于蛋白質(zhì)組學(xué)的功能研究。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是決定蛋白質(zhì)功能的關(guān)鍵，不恰當(dāng)?shù)亩ㄎ换虮磉_(dá)會觸發(fā)各種疾病狀態(tài)。諸如人類蛋白質(zhì)圖譜之類的作圖研究項目為發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)標(biāo)記物提供了蛋白質(zhì)組學(xué)資源，有助于理解疾病病理學(xué)。相互作用組作圖有助于定義細(xì)胞水平上發(fā)生的分子相互作用，有助于理解蛋白質(zhì)功能，為治療疾病提供有價值的潛在藥物靶點(diǎn)。