生物大分子结构与功能第5章蛋白质的柔性结构.ppt

1、第五章：蛋白质的灵活结构，自然折叠的蛋白质分子往往不以一种设想状态存在。在晶体结构中我们看到的往往只是一种茄子状态的设想，那是蛋白质分子的平均设想。事实上，蛋白质分子总是处于一种呼吸状态。蛋白质结构中的所有原子都在运动，牙齿原子的运动通常是随机的，但有时也可能是聚合的运动。这种聚合运动使分子中的原子团朝同一方向运动，使蛋白质分子的侧链从一个设想变为另一个设想。某些环形区域也不总是固定在单个结构状态中，螺旋也可以徐璐滑动，通过更改整个域之间的累积接触，可以打开或关闭域之间的距离。一般来说，这种运动比较小，有时只有1/10渡边杏，但有时这种聚合性运动会很大，足以具有重要的生物学意义。这么大的聚集性

2、运动在X-张艺兴结晶学研究中电子密度水平低，在某些情况下看不到电子密度的存在。生成此类运动的区域通常在结晶学中用“柔性”(flexibility)运动或“无序”(disorder)表示。核磁共振实验可以补充这些领域的测量。因为核磁共振实验可以测量这些领域的各种形式。通过理论计算可以计算出这种分立或聚合运动，所以这被称为分子动力学模拟。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，分子动力学模拟已经是每个分立的残基的集合运动，只有皮秒(10-12秒)的时间尺度，环域的运动是纳秒(10-9秒)牙齿运动对很多蛋白质的功能很重要。发生在电子传输和排气耦合或发射反应等时间尺度

3、上，通常伴随蛋白质原子的运动。例如，当肌球蛋白呼吸时，通道在溶剂和埋在分子内部的结合部位之间打开，因此氧原子可以在纳秒的时间尺度中与肌红蛋白结合或释放。除了蛋白质中原子的微小呼吸运动外，分子的功能状态之间也可能发生巨大的构思变化。徐璐不同pH和配料器的存在和不存在，以及环境的细微变化，往往能稳定蛋白质的徐璐不同构想状态。这种构想变化可能是活动部位氨基酸侧链的构想变为环域的运动等。同时，域间的相对取向和低聚物蛋白质的四个阶段结构也发生了变化，这种运动一般具有功能和相关。酶的催化作用，肌肉运动，能量转换等。真核细胞周期5相(G0，G1，S，G2，M相)，例如：细胞周期调节蛋白激酶的构象变化，S相，

4、DNA合成，DNA克隆，染色体加倍。在m上，有丝分裂父细胞的两倍染色体通过有丝分裂纺锤形分离，因此每个子细胞可以接收同一组染色体。整个细胞分裂周期为M G1 S和G2。通过G1 S和G2相，细胞的蛋白质合成器大分子和细胞器，同时细胞体积增大。有丝分裂时，染色体和细胞质分为两个相等的部分。此外，还有在细胞未分裂状态下发生的静止状态G0相。CDKS的分解对cyclin的调节，细胞周期过程取决于连续激活一系列称为cyclin依赖的蛋白质激酶(Cyclin-dependent Protein Kinases，CDKs)。牙齿图显示了两种茄子类型的cyclin-CDK复合。一个是S相触发器和M相触发器。

5、在这两种情况下，CDK激活必须与cyclin结合，非活动状态取决于cyclin的分解。脊椎动物细胞至少有四个茄子其他CDKs控制细胞周期活动。徐璐其他催化体系结构是密切相关基因家族，其他CDK的一个或几个cyclin分子都是牙齿家族成员。CDKs是G1上控制S相、G2相、M相和所有其他配置细胞周期阶段的延迟开关，CDK2-cyclin A的结构提供了详细的结构信息和cyclin A激酶的功能。1995年Louise Johnson实验室，非活动CDK2的结构是1993年Sung-hoKim实验室，活动Cyclin A片和CDK2复合材料的结构是1995年由Nicola Pavletich实验室

6、解开的。通过对这些结构的分析和结构比较，揭示了cyclin A如何与CDK2结合，以及如何在CDK2的活性部位引起大的结构变化。使CDK2蛋白从非活性转变为活性。在牙齿过程中，cyclin A的结构没有结构变化，cyclin A依赖型激酶CDK2的结构，cyclin A依赖型激酶CDK2有两个结构域，N端结构域由螺旋折叠片组成，螺旋中PSTAIRE的氨基酸顺序(红色)在所有CDKs蛋白激酶中为高度。C-端域主要由螺旋组成，包含称为T-loop(黄色)环区的灵活环区，包含在完全激活的酶中磷酸化苏氨酸残基的苏氨酸残基。Cyclin A的结构，Cyclin A活动片段残基173-432的结构由两个非

7、常相似的域组成。每个域由5段螺旋组成。牙齿活性片段的作用与完全的cyclin A分子的作用基本相同。在Cyclin A中，第一个域中非常保守的氨基酸顺序称为Cyclin-box，第二个域中的氨基酸顺序不同。因此，cyclin A段的两个域结构几乎相同，但只有一个Cyclin-box序列。活性CDK2蓝色和cyclin A复合物的结构、cyclin A-CDK2复合物中主要是cyclin A和CDK2的PSTAIRE螺旋和T-loop相互作用、cyclin-box螺旋2-6和CDK2的PS Ta牙齿复合物中Cyclin A的结构，整个N-终止域的方向会根据C-终止域的方向而变化。PSTAIRE螺

8、旋还接近CDK2的活动部位，旋转90，使其指向主要催化剂残基Glu 51牙齿裂缝。与单个CDK2结构一样，离牙齿裂缝不远。CDK2和cyclin A组合的构思变化，一旦与cyclin A组合，PSTAIRE螺旋橙色将旋转90，并重新定位以指向Glu 51牙齿活动部位。牙齿PSTAIRE螺旋的一些主链原子由于这种一致性运动，偏移了8.0的距离。T-loop中出现了大位置，在某些环形区域中，您重新对齐了氨基酸残基的位移，最大值为20。左图：在非活动状态下，PSTAIRE螺旋红色方向指向远离Glu 51牙齿ATP的结合部位，T-loop阻止与基底的结合部位，防止蛋白质在CDK2中结合。右图：在活动c

9、yclin A-CDK2复合结构中，PSTAIRE螺旋线已重定向，Glu 51残基指向活动部位，并与其他催化剂相关的残基Lys 33形成盐关键点。T-loop改变形态，与其他残基Asp 145，与活性部位的镁离子相协调。Cyclin-CDK2复合物能磷酸化Ser/Thr残基，激活结合蛋白。自由CDK2 T-loop结构的螺旋从复合物变成链。cyclin组合引起CDK2的结构变化，(A)活动部位位于N端域(蓝色)和C端域(紫色)之间的裂缝中，非活动牙齿活动部位被T-loop封闭。(b)在活性cyclin结合状态的CDK2结构中，Tloop的结构发生变化，活性部位打开，Thr 160适合磷酸化。由

10、于cyclin A的结合而引起的CDK2的构象变化，暴露了活性部位的裂纹，不仅能结合ATP和蛋白质基质，还暴露了活性部位。另外，Thr 160牙齿暴露出来，准备磷酸化，提高催化活性。总之，蛋白质结构灵活性通过调节CDK家族酶活性进行细胞周期控制。structural basis of inhibition of CDK-cyclin complexes by ink 4 inhibitors，Philip D. Jeffrey，lily tong，And Nikola p And CDK deregulation is a frequent event in cancer . CDK 4/6

11、are regulated by the d-type cyclins，which bind to cdks And activate the ke And by the the the structure reveals that p18-ink4c inhibits the CDK cyclin complex by distorting the ATP binding site and mis aligning catalytic residues.O distorts the cyclin-binding site，With The cyclin remaining bound at

12、an interface that is substantially reduced in size . these observationoverall structure of the p18c dk 6k-cyclin complex And comparison with CDK 2 cyclina schematic view of p 18c dk 6k-cyclin . p18 is shown in CDK 6(b)top view of the p 18c dk 6k-cyclin complex Approximately orthogonal to view in a . the anky rin repeats of p18 are numbered . the PS taire(c)View of CDK 2 cyclina complex super imposed on the c lobe of CDK 6 in the same orientation as in a . both the PS taire helix and t loop，in red(d)view of super imposed CDK 2 cyclina complex from same view point as b .The CDK