David L Nelson and Michael M Cox LEHNINGER PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY Sixth Edition BÀI PROTEIN: (CẤU TRÚC & CHỨC NĂNG) © 2016 PGS.TS BÙI VĂN LỆ 4.0 Tổng quan cấu trúc protein Mỗi protein có cấu trúc khơng gian chiều phản ánh chức Cấu trúc protein ổn định nhiều tương tác yếu Các tương tác kỵ nước đóng vai trị việc ổn định dạng hình cầu hầu hết protein tan; liên kết hydro tương tác ion tối ưu hóa hầu hết cấu trúc bền vững theo nhiệt động học Một cấu trạng protein ổn định chủ yếu nhờ tương tác yếu Các protein cấu hình gấp cuộn có chức gọi protein tự nhiên (native proteins) Glycine Cấu trúc enzyme chymotrypsin, protein hình cầu Cấu trúc bậc bốn deoxyhemoglobin (a) A ribbon representation (b) A space-filling model (PDB file 6GCH) Các cấu trúc chiều biết protein lưu trữ Ngân Hàng Dữ Liệu Protein (The Protein Data Bank – PDB) Mỗi cấu trúc gán mã số gồm ký tự, hay PDB ID 4.1 Cấu trúc bậc protein Là trình tự thẳng amino acid nối với nối peptid Cơ cấu nầy củng bao gồm nối cộng hóa trị khác nối –S-Sgiửa gốc phân tử cysteine kể không gian khơng nằm trình tự amino acid thẳng Nó bao gồm nối cộng hóa trị chuỗi polypeptid phân chia hay giửa phần khác chuổi thành oxi hóa nhóm SH cysteine (tạo cystine) trải không gian Các nối -S-S- thường diện protein ngoại bào tìm thấy protein nội bào A chain S S 10 15 20 +H3N-Gly-Ile-Val-Gln-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn-COO| | S S | S S | | +H3N-Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-Ala-COO5 10 15 20 25 30 B chain Vì tất nối amino acid nối đơn xếp chuỗi polypeptid chịu thay đổi cấu trạng xung quanh nối đơn Tuy phần lớn xếp tự nhiên thành dạng protein có hoạt tính sinh học Sự gắn IgG vào kháng nguyên IgM pentamer đơn vị immunoglobulin Polypeptide of Mr 20,000 found in both IgA and IgM Macrophage thực bào virus bị gắn kháng nguyên Ở người có loại immunoglobin, loại có chức sinh học khác Loại nhiều IgG, protein có dạng Y với chuỗi nặng chuỗi nhẹ Những vùng gần đầu phía Y đa dạng phía bên quần thể rộng IgG hình thành vị trí gắn kháng ngun Nhìn chung, immunoglobin gắn vào phần gọi epitope, kháng nguyên Việc gắn thường liên quan đến thay đổi cấu hình IgG Các kháng thể gắn chặt chuyên biệt vào kháng nguyên Các kháng thể đa dòng: sản xuất nhiều tế bào B khác để đáp ứng với kháng nguyên, protein tiêm vào động vật (gắn chuyên biệt,có nhiều epitope kháng nguyên) Các kháng thể đơn dòng: sản xuất quần thể tế bào B giống (một dịng) tăng trưởng mơ trường ni cấy tế bào (đồng nhất, tất nhận diện epitope) Induced fit in the binding of an antigen to IgG Antibody techniques ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) Cho phép xác định nhanh định lượng diện kháng nguyên mẫu Kiềm tra diện kháng thể kháng herpes simplex virus mẫu máu Antibody techniques Immunoblot assay Sau xử lý với màng nitro cellulose (như ELISA), immunoblot cho phép xác định thành phần nhỏ mẫu cho biết khối lượng phân tử tương đối chúng Protein phân tách điện di gel chuyển phương pháp điện di lên màng nitro cellulose 5.3 Các tương tác protein điều hịa lượng hóa học : actin, myosin chất chuyển động phân tử (molecular motor) Các tương tác protein – ligand tạo mức độ đặc biệt xếp không gian tạm thời protein vận động (motor protein) Sự co tương tác myosin actin, bắt cặp với trình thủy phân ATP myosin Myosin bao gồm chuỗi nặng chuỗi nhẹ tạo thành vùng (vịng cuộn lại) vùng đầu (hình cầu) Các phân tử myosin tổ chức thành sợi dầy, mà sợi mỏng cấu tạo phần lớn actin Việc thủy phân ATP myosin kèm với loạt thay đổi cấu hình phần đầu myosin dẫn đến tách rời myosin khỏi tiểu đơn vị F actin tái kết hợp với khác, xa dọc theo sợi actin Vì myosin trượt dọc theo sợi actin Các tương tác protein điều khiển lượng hoá học: Actin, Myosin, motor phân tử Các protein chủ yếu myosin actin Myosin large globular domain (site for ATP hydrolysis) left-handed Coiled coil Representation of the S1 fragment Các phần Itrong tế bào phân tử myosin tập hợp lại với (cấu trúc sợi dày) Sợi mỏng: gắn kết dạng sợi monomer G-actin, monomer liên kết với theo cặp tạo nên hình dạng hai sợi xoắn lại với (xoắn phải) Sự co kích thích giải phóng Ca2+ khỏi lưới tạo Ca2+ gắn vào protein troponin dẫn đến thay đổi cấu hình phức hợp troponin-tropomyosin, phức hợp kích hoạt chu trình tương tác actin - myosin Cấu trúc xương Thin filaments Thick filaments Cơ giãn Cơ co Cấu trúc mỏng vng góc với sợi mỏng đóng vai trò chỗ bám cho sợi Sự co Sự co xảy sợi mỏng sợi dày trượt qua nhau, làm cho đĩa Z (Z disk) kế cận tiến lại gần Cơ chế phân tử co Sự điều hoà co nhờ tropomyosin troponin MCRI Molecular Motors Group http://mc11.mcri.ac.uk/mpubs/mpubs2006.html Cross R.A PNAS 103, 8911-8912, 2006 ... thay đổi cấu trạng xung quanh nối đơn Tuy phần lớn xếp tự nhiên thành dạng protein có hoạt tính sinh học Năm 1950 Linus Pauling dùng phương pháp nhiễu xạ tia X khảo sát thấy nối peptid nối phẳng... polypeptide tạo nên đè nén cấu trúc Nối peptide có tính chất nối đơi phần giữ cho tồn nhóm peptide nguyên tử cấu hình phẳng cứng nhắc Các nối N-Cα Cα-C xoay luân phiên để vạch rõ góc có hai mặt ɸ... = 18 gốc Được ổn định cầu nối H C=O (i) N-H (i + 4) HÌnh dạng hai đầu khác biệt so với cấu hình lý tưởng (ít liên kết H) Các nhóm R phía ngồi vòng xoắn 24 Models of the alpha helix Alpha Helix