北大生化的资料

北大生化的资料第1页/共79页氨基酸残基序列二级结构超二级结构结构域与三级结构多亚基结构与分子聚合体蛋白质分子的结构层次第2页/共79页蛋白质分子的超二级结构(花样,motif)

若干二级结构单元(secondarystructureelement)可以形成特殊的几何组合出现在蛋白质结构中。这些由二级结构依据特殊的几何关系组合起来的结构称为超二级结构(super-secondarystructure)或花样(motif)。

超二级结构（花样）的存在，既可能与某些特殊的生物功能相关联，也可能仅仅作为蛋白质结构的组装模块。第3页/共79页

蛋白质结构中的若干个二级结构和/或结构花样（motif）通常会依据特定的几何位置排列形成较为致密的称为“结构域(domain)”的球形结构。

三级结构（tertiarystructure）作为常用的术语有两重含义：其一，单条多肽链折叠形成的由一个或者多个结构域组成的全部结构；其二，二级结构和/或结构花样排列形成的结构域。蛋白质分子的结构域与三级结构第4页/共79页FromScience.2003Apr18;300(5618):445-52第5页/共79页第6页/共79页第7页/共79页第8页/共79页第9页/共79页第10页/共79页a/b

structures第11页/共79页第12页/共79页第13页/共79页第14页/共79页第15页/共79页第16页/共79页第17页/共79页第18页/共79页SCOPstatistics第19页/共79页Graphicalrepresentationofproteinstructures第20页/共79页第21页/共79页第22页/共79页第23页/共79页第24页/共79页第25页/共79页第26页/共79页第27页/共79页第28页/共79页第29页/共79页第30页/共79页第31页/共79页第32页/共79页第33页/共79页第34页/共79页SomecrystalsfromSuLab,PekingUniversity第35页/共79页SomestructuressolvedAK6(AD-004)NCC27HumanLMWPTP-BOXY-1Aβ-lactamaseBs803(YjbK)BsYflLBs47(HutI)Bs99(YjcG)第36页/共79页LC1WRKY1-CSm35Sm32B.s.YwlESm23BsTim344第37页/共79页第38页/共79页第39页/共79页第40页/共79页KurtWüthrich1938Nobelpris2002UtvecklademetoderattstuderastrukturochdynamikavproteinerilösningmedNMREttprion—proteinetsomgergalnako-sjukan第41页/共79页BeijingNMRCenter第42页/共79页第43页/共79页第44页/共79页第45页/共79页第46页/共79页ProteinFolding?第47页/共79页a-helix–localinteractionb-sheet–longrangeinteractionHydrophoicresidues–proteincoreProteinFolding第48页/共79页Aboutequilibriumofanyprocessorreaction.Whatdirectionwillprocessproceedtowardequilibrium?Howfarwillitgotowardcompletionbeforeitreachesequilibrium?Notabouthowitgetsthere.(e.g.howfastorwhatpathittakes)FirstLaw:Energyisconserved.SecondLaw:Disorderincreases.Thermodynamics第49页/共79页DG=DH–TDSDGischangeinGibbsFreeEnergy.Iftheendingstateislowerinfreeenergythanthestartingstate,reactionwillproceedspontaneously.DHischangeinEnthalpy.Enthalpyistheenergyfrombondsandattractiveinteractions.Negative

DHisfavorable.(e.g.formingmorebonds.)DSischangeinEntropy.Entropyisdisorder.PositiveDSisfavorable.(e.g.increasingtheamountofdisorder.)DirectionofBiochemicalProcesses第50页/共79页StudiesoftheRNaseASmallproteinwith4disulfidebonds.第51页/共79页Fact1:UreaUnfoldsProteinsFact2:b-mercaptoethanolbreaksdisulfidebondsStudiesoftheRNaseA第52页/共79页StudiesoftheRNaseA第53页/共79页InactiveRNasehadformed“wrong”disulfidebondswhileunfolded.Thewronglinkspreventedthepolypeptidechainfromattainingtheactiveconfigurationwhenureawasremoved.TheactiveribonucleasehadformedthecorrectdisulfidebondswhenbMEwasremoved.Thebackbonehadrefoldedcorrectly,priortoreoxidationIf“wrong”disulfidescouldbefixed,theactivityofinactiveRNasecouldberestored?StudiesoftheRNaseA第54页/共79页Traceofb-MEpresentwiththe"scrambled"RNasepermitteddisulfidebondstore-reduceandthenreoxidize,sonativeactivestructurecouldform.WhenrightcombinationsofS-Sbondsformed,theyremained,becausenativestructurewasthethermodynamicallymoststable(favored)state.StudiesoftheRNaseA第55页/共79页TheNobelPrizeinChemistry1972ChristianB.Anfinsen--forhisworkonribonuclease,especiallyconcerningtheconnectionbetweentheaminoacidsequenceandthebiologicallyactiveconformation"Thesequencedeterminesthestructure!Theinformationnecessarytospecifythestructureispresentinthesequence.第56页/共79页Proteinsdonotsampleallpossibleconformations-rather,“partiallyfolded”states(“foldingintermediates”)withsomebutnotallpossiblebondsandinteractionsoccurduringthefoldingprocess.Thesequencealsospecifiesthefoldingpathway.Asmoreinteractionsform,thestructuregetscloserandclosertothefinalfoldedstate.Typicaltimesforproteinfoldingare~10-6secto102sec.ProteinFoldingPathways第57页/共79页ProteinFoldingPathways第58页/共79页FreeEnergyLandscape第59页/共79页第60页/共79页第61页/共79页第62页/共79页第63页/共79页Thecentraldogma中心法则Flowofinformationingeneexpression第64页/共79页ThegeneticcodeThemRNAconsistsoffournucleotidesA,G,CandU.Threeconsecutivenucleotidesforma“codon”The64codonsencode20aminoacids,“Start”and“Stop”第65页/共79页

第66页/共79页

第67页/共79页第68页/共79页SG’sfirsttask:Sequencethedomains(orfamilies)FromScience.2003Apr18;300(5618):445-52第69页/共79页SCOPstatistics第70页/共79页生物大分子结构与功能的关系：

功能=运动着的结构

生命是由蛋白复合物纳米机器运转着Somesay:Functionisstructure!Otherssay:Structureisfunction!!Isay:Functionsarestructuresinmotion!!!第71页/共79页TheribosometranslatesthemRNAsequenceintoproteinsequence第72页/共79页Ramakrishnan(2002),Cell108,557-572

第73页/共79页ThestructureofthelargeandsmallribosomalsubunitSchematicsurfacerepresentationwitha