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蛋白质结构与功能的关系 Therelationshipbetweenproteinstructureandfunction 蛋白质实现功能理论基础 Fisher提出的 锁一钥匙 模型 lock key model Koshand提出的诱导契合模型 inducefitmodel 100多年前 50多年前 蛋白质结构中的作用力 共价键维系了蛋白质的一级结构 主链上的氢键维系了蛋白质的二级结构 氨基酸侧链的相互作用和二硫桥维系三级结构 亚基内部的侧链相互作用是构象稳定的基础 蛋白质链间侧链的相互作用是四级结构的基础 蛋白质侧链与配体基团的相互作用是行使功能的基础 结构 功能关系 蛋白质一定的结构执行一定的功能 功能不同的蛋白质总是有不同的序列 一级结构相似的蛋白质 其空间构象和功能也相近 若一级结构变化 蛋白质的功能将发生很大的变化 牛胰核糖核酸酶 RNase 变性和复性的实验是蛋白质结构与功能关系的很好例证 体内各种蛋白质都有特殊的生理功能 这与空间构象有着密切的关系 肌红蛋门和血红蛋白是阐述空间结构与功能关系的典型例子 氧合血红蛋白显著改变Hb的四级结构 图6 10血红蛋白半分子 二聚体的侧面观 装配接触 1 1和相同的 2 2接触 涉及螺旋B G H和非螺旋段GH拐弯的30多个残基 接触面大 对亚基的装配很重要 当血红蛋白从去氧变为氧合形式时它们不变 滑动接触 1 2和相同的 2 1接触 涉及螺旋C G H和非螺旋段FG拐弯的19个残基 当血红蛋白因氧合作用而发生构象变化时 这些接触也发生改变 氧合血红蛋白和去氧血红蛋白代表不同的构象态 1 T态 紧张态 和氧的亲和力高 是氧合血红蛋白的形式 2 R态 松弛态 和氧的亲和力底 是去氧血红蛋白的形式 氧与一个处于T态的亚基结合后 转变为R态 原因是稳定T态的作用力被破坏 生物体内蛋白质错误折叠 错误折叠蛋白质通常产生三种效应 1 被细胞防御机制降解 导致功能缺失 2 发生错误定位 导致细胞功能紊乱 3 错误折叠蛋白质相互聚集形 成淀粉样沉积物 导致多种神经退行性疾病 研究进展 大豆分离蛋白 热激蛋白 脂筏 由于大豆分离蛋白的组成和构象会对其功能特性产生明显的影响 因此对其结构和性能之间的关系进行系统的研究无疑会对材料学家在今后开发出新型的具有优异性能的大豆蛋白材料具有相当的帮助 一类在有机体受到高温等逆境刺激后大量表达的蛋白 是植物对逆境胁迫短期适应的必需组成成分 对减轻逆境胁迫引起的伤害有很大的作用 一些感染性疾病 心血管疾病 肿瘤 肌营养不良症及朊病毒病等可能与脂筏功能紊乱有着密切的关系 通过研究发现蛋白质的功能与蛋白质3D结构的关系要比与氨基酸序列的关系更为密 二级结构摆动与实现特定功能的结构同样有密切的关系 不同尺度的各种蛋白质运动对实现生物功能起重要的作用 在亚结构域中的内部运动对功能也有重要影响 因此对蛋白质三维结构的全面理解将是解开其功能机制的关键 参考文献 黄积涛 蛋白质结构 运动 功能 天津大学博士学位论文 2002胡敏 蛋白质结构的空间分布特征研究 浙江大学博士学位论文 2008韦日生 王佩蓉 尹长城 骨骼肌内质网Ca离子泵装运Ca离子的结构基础 生物化学与生物物理进展 2006董彩华 王志强 王延枝 大豆液泡膜H ATPase功能与构象关系的初步研究 生物化学与生物物理进展 2000方慧生 吴梧桐 王旻 余江河 郑珩 蛋白质天然构象预测的研究进展 中国医科大学学报 2005白晓苏 任伟 张素华 血清蛋白组学的最新研究以及应用现状 中国临床康复 2005张建国 何彩云 段爱国 殷继艳 植物热激蛋白研究进展 福建林学院学报2005陈岚 许彩民 袁建刚 潘华珍 脂筏的结构与功能 生物化学与生物物理进展 2003陈明辉 占琦 霍光华 错误折叠蛋白质的聚集效应及其对策 生命的化学 2005田琨 管娟 邵正中 陈新 大豆分离蛋白结构与性能 化学进展 2008Beno tHDessailly MarcFLensink1andShoshanaJWodak Relatingdestabilizingregionstoknownfunctionalsitesinproteins BMCBioinformatics 2007TraceyBray PedroChan SalimBougouffa RichardGreaves AndrewJDoingandJimWarwicker SitesIdentify aproteinfunctionalsitepredictiontool BMCBioinformatics 2009KaiWang JeremyA Horst GongCheng DavidC Nickle RamSamudrala ProteinMeta FunctionalSignaturesfromCo