Tercijarna struktura proteina
Tercijarna struktura proteina – u biohemiji – je njegova trodimenzijska struktura, definirana koordinatama atoma.
To je uzrokovano interakcijama R-grupa kao što su ionske i vodikove veze, disulfidni mostovi i hidrofobne i hidrofilne interakcije.
Historija
urediNauka o tercijarnoj strukturi proteina prešla je iz jedne hipoteze u detaljnu definiciju. Iako je Emil Fischer sugerirao da su proteini napravljeni od polipeptidnog i bočnih lanaca aminokiselina, Dorothy Maud Wrinch je uključila geometriju u predviđanje struktura proteina. Wrinch je to pokazao modelom Ciklol , prvim predviđanjem strukture globularnog proteina.[1] Suvremeni metodi mogu odrediti, bez predviđanja, tercijarne strukture do unutar 5 Å (0,5 nm) za male proteine (<120 ostataka) i, pod povoljnim uvjetima, pouzdana predviđanja sekundarne strukture.[2][3][4]
Odnos sa primarnom strukturom
urediTercijarna struktura proteina je u velikoj meri određena njihovom primarnom strukturom. Metodi koji se primjenjuju za za predviđanje tercijarne, preko primarne strukture općepoznate su kao predviđanja proteinskih struktura. Sredina u kojoj je protein sintetiziran i u kojoj treba da se savija predstavlja značajnu odrednicu njegovog finalnog oblika i najčešće se ne uzima direktno u obzir u aktuelnim metodima predviđanja (najveći broj takvih metoda se oslanja na poređenje primarne strukture čija se posredno predviđa tercijarna, preuzetom iz proteinske banke podataka,[5], čime se uzima u obzir i sredina jer se pretpostavlja da analizirana i referenta struktura imaju slično ćelijsko okruženje.
Određivanje tercijarne strukture
urediKod globularnih proteina, tercijarne interakcije često su stabilizirane povlačenjem hidrofobnih bočnih grupa ka bewzvodnoj unutrašnjosti proteina i obogaćivanjem kontaktne površine protein-voda naelektrisanim i hidrofilnim bočnim grupama. Kod vanćelijskih proteina, koji nisu u citoplazmi, disulfidni mostovi između bočnih grupa cisteina pomažu održavanju tercijarne strukture. Mnoge slične, stabilne tercijarnih strukture postoje kod proteina koji nemaju sličnu funkciju, niti evoluciju, kao što su mnogi proteini koji su oblikovani kao TIM bure, nazvano po enzimu triozofosfoizomeraza. Još jedna česta tercijarna struktura je vrlo stabilno dimerno uvijeno klupko, sastavljeno od četiri alfa heliksa. Proteini se klasificiraju po prisutnim strukturama , u bazama podataka kao što su SCOP[6] ili CATH[7]. Svaku polipeptidni lanac nema jasno definiranu tercijarna strukturu. Neki od njih, naročito kraći, u prirodnom obliku su neuređeni i, u standardnim fiziološkim uslovima, postoje kao nasumična klupka. Unutar obično vrlo uređenog proteina mogu se naći i neuređene regije, posebno na krajevima lanaca ili njihovim dijelovima koji povezuju domene, čija se relativna orijentacija može mijenjati, u zavisnosti od sredine u kojoj se nalaze.
Stabilnost prirodnih stanja
urediNajčešća konformacija proteina u njegovom ćelijskom okruženju se naziva nativno stanje ili nativna konformacija. Tvrdnja da je njegovo najkarakterističnije stanje ujedno i termodinamički najstabilnije za datu primarnu strukturu, prihvatljiva je u prvoj aproksimaciji, ali ujedno pretpostavlja da reakcija oblikovanja ovog stanja nije kinetički kontrolirana, tj. da je vrijeme od translacije do prelaska u nativno stanje kratko.
U ćeliji, veliki broj proteina-pratitelja, pomažu novosintetisarom polipeptidu da zauzme svoju nativnu komformaciju. Neki od tih proteina deluju vrlo selektivno, kao je protein disulfid-izomeraza, drugi su općiji i mogu pomagati većini loptastih proteina, kao što je prokariotski GroEL/GroES sistem i njemu homologni eukariotski Hsp60/Hsp10 sistem,koji pripadaju ovoj kategoriji.[8][9]
Određeni proteini djelotvorno koriste činjenicu da mogu postati kinetički zarobljeni u nekoj visokoenergetskoj konformaciji, usljed kinetike uvijanja proteinskih molekula. Između ostalog, protein hemaglutinin, virus influence, biva sintetiran kao jedan polipeptidni lanac koji deluje kao „kinetička klopka“. Aktivni oblik proteina se proteolitski razlaže tako da formira dva polipeptidna lanca u visokoenergetskoj konformaciji. Usljed smanjenja pH vrednosti, protein prolazi kroz energetski povoljan konformacijski preobražaj koji mu omogućava prodor kroz membranu ćelije domaćina.
Eksperimentalno određivanje
urediNajveći broj do sada poznatih proteinskih struktura su određene metodom rendgenske kristalografije, koja daje podatke visoke rezolucije, ali ne i vremenski zavisne informacije o konformacjskoj fleksibilnosti proteina. Drugi, čest način za određivanje strukture proteina je pomoću nuklearne magnetne rezonanse, koja daje podatke nešto niže rezolucije, a i ograničena je na analizu relativno kratkih proteinskih polimera, ali daje vremenski zavisne informacije o kretanju proteina u rastvoru. Više se zna o karakteristikama tercijarne strukture rastvorljivih globularnih, nego membranskih proteina jer je ove izuzetno teško analizirati primjenom pomenutih metoda.
Također pogledajte
urediReference
uredi- ^ Senechal M. "I died for beauty: Dorothy Wrinch and the cultures of science." Oxford University Press, 2012. Chapter 14. ISBN 0-19-991083-9, 9780199910830. Accessed at Google Books 8 December 2013.
- ^ Whisstock J (2006). "Molecular gymnastics: serpiginous structure, folding and scaffolding". Current Opinion in Structural Biology. 16 (6): 761–68. doi:10.1016/j.sbi.2006.10.005. PMID 17079131.
- ^ Gettins PG (2002). "Serpin structure, mechanism, and function". Chem Rev. 102 (12): 4751–804. doi:10.1021/cr010170. PMID 12475206.
- ^ Whisstock JC, Skinner R, Carrell RW, Lesk AM (2000). "Conformational changes in serpins: I. The native and cleaved conformations of alpha(1)-anti-trypsin". J Mol Biol. 296 (2): 685–99. doi:10.1006/jmbi.1999.3520. PMID 10669617.
- ^ [1]
- ^ "SCOP: Structural Classification of Proteins". Arhivirano s originala, 11. 9. 2007. Referenca sadrži prazan nepoznati parametar:
|coauthors=(pomoć)CS1 održavanje: nepreporučeni parametar (link) - ^ "CATH: Protein Structure Classification Database - Prof. Orengo's Bioinfomatics Group at UCL, London, UK". Referenca sadrži prazan nepoznati parametar:
|coauthors=(pomoć)CS1 održavanje: nepreporučeni parametar (link) - ^ Branden C. and Tooze J. "Introduction to Protein Structure" Garland Publishing, New York. 1990 and 1991.
- ^ Kyte, J. "Structure in Protein Chemistry." Garland Publishing, New York. 1995. ISBN 0-8153-1701-8
Vanjski linkovi
uredi
- Display, analyse and superimpose protein 3D structures
- Protein Data Bank
- Critical Assessment of Structure Prediction (CASP) Arhivirano 16. 5. 2006. na: Archive.today
- Structural Classification of Proteins (SCOP) Arhivirano 11. 9. 2007. na Wayback Machine
- CATH Protein Structure Classification Arhivirano 11. 10. 2006. na Wayback Machine