Tài liệu nghiên cứu toàn bộ cấu trúc, chức năng và các loại protein trong cuộc sống. Về cấu trúc chúng ta sẽ thấy cấu trúc bậc 1, 2, 3,4. Các chức năng quan trọng của protein. Cách thanh lọc và tách chiết protein. Sơ lượt về lịch sử nghiên cứu protein. Các loại protein cần cho sự sống như emzim, hemoglobin...
Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Protein Structure and Function - An Overview Pharmaceutical Biochemistry I Cấu trúc chức Protein – Tổng quan hóa sinh dược I Instructor: Patrick M Woster, Ph.D Người hướng dẫn: Tiến sĩ Patrick M Woster Reading Assignment: Berg, Chapter 2,3 and Protein Structure and Function Cấu trúc chức Protein Proteins play crucial roles in almost every biological process They are responsible in one form or another for a variety of physiological functions including: Protein đóng vai trò quan trọng hầu hết trình sinh học Chúng thể khả khác hình thức hình thức khác cho loạt chức sinh lý như: Enzymatic catalysis - almost all biological reactions are enzyme catalyzed Protein enzyme: Xúc tác enzyme - tất phản ứng sinh học có enzyme xúc tác Enzymes are known to increase the rate of a biological reaction by a factor of 10 to the 6th power! Enzyme biết tăng tỷ lệ phản ứng sinh học với hệ số 10 đến số mũ 6! There are several thousand enzymes which have been identified to date Có hàng ngàn enzym xác định Binding, transport and storage - small molecules are often carried by proteins in the physiological setting (for example, the protein hemoglobin is responsible for the transport of oxygen to tissues) Protein vận chuyển: Bó buộc, vận chuyển lưu trữ - - phân tử nhỏ thường thực protein môi trường sinh lý (Ví dụ: Protein hemoglobin có nhiệm vụ vận chuyển oxy đến mô) Many drug molecules are partially bound to serum albumins in the plasma Nhiều phân tử thuốc bị ràng buộc phần huyết albumin huyết tương Molecular switching - conformational changes in response to pH or ligand binding can be used to control cellular processes Chuyển đổi phân tử - thay đổi cấu hình để đáp ứng với độ pH ràng buột ligand sử dụng để kiểm sốt q trình tế bào Coordinated motion - muscle is mostly protein, and muscle contraction is mediated by the sliding motion of two protein filaments, actin and myosin Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Phối hợp chuyển động - chủ yếu protein, co thực chuyển động trượt hai sợi protein actin myosin Structural support - skin and bone are strengthened by the protein collagen Hỗ trợ cấu trúc - da xương tăng cường collagen protein Immune protection - antibodies are protein structures that are responsible for reacting with specific foreign substances in the body Bảo vệ miễn dịch - kháng thể cấu trúc protein có nhiệm vụ phản ứng với chất lạ đặc biệt thể Generation and transmission of nerve impulses - some amino acids act as neurotransmitters, which transmit electrical signals from one nerve cell to another Cảm nhận truyền xung thần kinh - số axit amin hoạt động chất dẫn truyền thần kinh, truyền tín hiệu điện từ tế bào thần kinh sang tế bào thần kinh khác In addition, receptors for neurotransmitters, drugs, etc are protein in nature Ngoài ra, thụ thể dẫn truyền thần kinh, thuốc, v.v… protein tự nhiên An example of this is the acetylcholine receptor, which is a protein structure that is embedded in postsynaptic neurons Một ví dụ điều thụ thể acetylcholine, cấu trúc protein gắn vào tế bào thần kinh postsynaptic Control of growth and differentiation - proteins can be critical to the control of growth, cell differentiation and expression of DNA Kiểm soát tăng trưởng khác biệt - protein yếu tố quan trọng để kiểm soát phát triển, phân hóa tế bào biểu ADN For example, repressor proteins may bind to specific segments of DNA, preventing expression and thus the formation of the product of that DNA segment Ví dụ, protein ức chế liên kết với phân đoạn ADN cụ thể, ngăn chặn biểu hình thành nên sản phẩm phân đoạn ADN Also, many hormones and growth factors that regulate cell function, such as insulin or thyroid stimulating hormone are proteins Ngoài ra, nhiều hormone yếu tố tăng trưởng điều chỉnh chức tế bào, chẳng hạn insulin hormon kích thích tuyến giáp protein Like most biological macromolecules, proteins are made up of simple building blocks; in the case of proteins, these building blocks are called amino acids Giống hầu hết đại phân tử sinh học, protein tạo thành từ khối xây dựng đơn giản; trường hợp protein, khối xây dựng gọi axit amin As shown below, the amino and carboxyl moieties in an amino acid are alpha to one another; also located on the alpha carbon is an "R" group Như hình đây, amino acid nhóm cacboxyl axit amin gắn với cacbon alpha; nằm alpha carbon nhóm "R" The nature of this R-group (called the side chain) determines the identity of a particular amino acid Bản chất nhóm R (được gọi chuỗi bên) xác định danh tính axit amin cụ thể Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương There are a total of 20 amino acids which are used to make up proteins (some modified or otherwise unusual amino acids exist that we will discuss later in the course) Có tổng cộng 20 axit amin sử dụng để tạo protein (một số axit amin biến đổi khác thường tồn mà thảo luận sau khóa học) In solution at physiological pH (7.4), amino acids undergo an acid-base reaction to form zwitterions Trong dung dịch pH sinh lý (7.4), axit amin trải qua phản ứng axit-base để tạo thành ion lưỡng tính In a zwitterion, the + and - charges cancel to give a molecule with a net charge of zero Trong ion lưỡng tính , dấu + dấu - hủy bỏ để tạo thành phân tử có điện tích khơng However, the pKa values for a typical amino acid (glycine for example) are 9.6 and 2.3 for the amino and carboxyl groups, respectively Tuy nhiên, giá trị pKa cho axit amin đặc trưng (ví dụ glycine) 9,6 2,3 cho nhóm amin carboxyl tương ứng If the pH of an amino acid solution is lowered significantly from 7.4, a species results in which the amine group has a positive charge, while the carboxyl is neutral Nếu pH dung dịch axit amin giảm đáng kể từ 7,4, loạt kết nhóm amin có điện tích dương, carboxyl trung tính Likewise, If the pH is raised from 7.4, a species results in which the amine group is neutral, while the carboxyl has a negative charge Thus, the ionization state of amino acids is pH dependent Tương tự vậy, pH tăng lên từ 7,4, loạt kết nhóm amin trung tính, nhóm carboxyl có điện tích âm Do đó, trạng thái ion hóa axit amin phụ thuộc vào pH All amino acids except glycine (R = H) are chiral Tất axit amin ngoại trừ glycine (R = H) có R nhóm biến đổi khác Every amino acid in mammalian systems exists in the L-configuration, where "L" signifies that the amino acid in Fischer projection is similar to L-glyceraldehyde Mỗi axit amin hệ thống động vật có vú tồn cấu hình L, "L" biểu thị axit amin phép chiếu Fischer tương tự L-glyceraldehyde This description of stereochemistry is outdated, and is seldom used except in trivial names Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Mô tả lập thể lỗi thời sử dụng ngoại trừ tên thường However, all natural amino acids are also in the S-configuration, which is determined by assigning priorities based on the Cahn-Ingold-Prelog rules Tuy nhiên, tất axit amin tự nhiên nằm cấu hình S, xác định cách gán ưu tiên dựa quy tắc Cahn-Ingold-Prelog As was mentioned above, there are 20 amino acids which are used to make up proteins in mammalian biological systems Như đề cập trên, có 20 axit amin sử dụng để tạo nên protein hệ sinh học động vật có vú The amino acids are amphipathic molecules, meaning that they contain both polar and non-polar functional groups, and thus have a tendency to form interfaces between hydrophilic and hydrophobic molecules Các axit amin phân tử amphipathic, có nghĩa chúng chứa nhóm chức cực khơng phân cực, có xu hướng hình thành giao diện phân tử ưa nước kỵ nước The properties of each amino acid are dictated by the side chain, which can vary in size, shape, charge, reactivity and ability to hydrogen bond Các thuộc tính axit amin định nhóm biến đổi R, thay đổi kích thước, hình dạng, điện tích, khả phản ứng khả liên kết hydro The amino acids are grouped according to the properties of their sidechains, as shown in the figure below Các axit amin nhóm lại theo thuộc tính nhóm biến đổi R, thể hình bên Each amino acid has a standard three letter abbreviation which is used in lieu of a full structure, as seen in the figure Mỗi axit amin viết tắt gồm ba chữ tiêu chuẩn sử dụng thay cho cấu trúc đầy đủ, thấy hình The first six amino acids, glycine (GLY), alanine (ALA), leucine (LEU), isoleucine (ILE), proline (PRO) and valine (VAL) are aliphatic in nature Sáu axit amin đầu tiên, glycine (GLY), alanin (ALA), leucin (LEU), isoleucine (ILE), proline (PRO) valine (VAL) chất béo tự nhiên Glycine and alanine are too small to have a hydrophobic effect in proteins, but they are considered aliphatic amino acids Glycine alanine có kích thước nhỏ để có tác dụng kỵ nước protein, chúng coi axit béo Proline is also aliphatic, and because of its cyclic structure, it can often be found in the bend portion of a protein chain Proline béo, cấu trúc tuần hồn nó, thường tìm thấy phần uốn cong chuỗi protein Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Valine, leucine and isoleucine are hydrophobic aliphatic, and although they can be found anywhere in the chain, they prefer to cluster in the inside region of a protein, away from water Valine, leucine isoleucine chất béo kỵ nước, chúng tìm thấy nơi chuỗi protein, chúng ưa bó vùng bên protein cách xa nước This effect causes a significant stabilization of the protein structure Hiệu ứng tạo nên ổn định đáng kể cấu trúc protein There are three aromatic amino acids, phenylalanine (PHE), tyrosine (TYR) and tryptophan (TRP) Có ba axit amin thơm là: phenylalanine (PHE), tyrosine (TYR) tryptophan (TRP) These amino acids have sidechains which contain delocalized pi electrons that can interact with other pi systems in biomolecules Các axit amin có nhóm biến đổi R vòng thơm chứa electron pi định vị tương tác với hệ thống pi khác phân tử sinh học In addition, the phenolic hydroxyl of TYR can ionize under physiological conditions, and thus increase water solubility Ngồi ra, phenolic hydroxyl TYR ion hóa điều kiện sinh lý, làm tăng độ hòa tan nước Two of the amino acids are sulfur-containing, namely cysteine (CYS) and methionine (MET) Hai số axit amin có chứa lưu huỳnh, tên cysteine (CYS) methionine (MET) These amino acids have special properties that will be covered at a later time Các axit amin có đặc tính đặc biệt mà bảo vệ sau Finally, there are two hydroxyl-containing amino acids, serine (SER) and threonine (THR) Cuối cùng, có hai axit amin có chứa hydroxyl serine (SER) threonine (THR) These two amino acids have sidechains which can hydrogen bond to water or to other groups on neighboring macromolecules Hai amino acid có nhóm biến đổi R liên kết hydro với nước nhóm khác đại phân tử lân cận Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Five of the 20 amino acids are considered hydrophilic, in that they are able to ionize at physiological pH số 20 axit amin coi ưa nước, chúng ion hóa pH sinh lý The amino acids lysine (LYS), arginine (ARG) and histidine (HIS) are considered basic hydrophilic, since they contain basic sidechain groups that will have a positive charge at pH 7.4 Các axit amin lysine (LYS), arginine (ARG) histidine (HIS) coi phân tử ưa nước bản, chúng chứa nhóm biến đổi R có điện tích dương pH 7,4 The amino acids aspartic acid (ASP) and glutamic acid (GLU) are considered acidic hydrophilic, since they contain acidic sidechain groups that will have a negative charge at pH 7.4 Các axit amin axit aspartic (ASP) axit glutamic (GLU) coi phân tử ưa nước có tính axit, chúng chứa nhóm biến đổi R có tính axit có điện tích âm pH 7,4 These two amino acids also have amide counterparts, asparagine (ASN) and glutamine (GLN) Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Hai axit amin asparagine (ASN) glutamine (GLN) có nhóm amit Note that of the 20 amino acids have ionizable sidechains Lưu ý số 20 axit amin có nhóm biến đổi R ion hóa Arginine, lysine and histidine can have a positive charge, while aspartic acid and glutamic acid can possess a negative charge under physiological conditions Arginine, lysine histidine có điện tích dương, axit aspartic axit glutamic có điện tích âm điều kiện sinh lý It is also possible for serine, tyrosine and cysteine to ionize to a negatively charged species during certain biological processes Cũng cho serine, tyrosine cysteine ion hóa tạo thành chất tích điện âm q trình sinh học định Protein chains are held together by peptide bonds, which are simply amide linkages between neighboring amino acids Các chuỗi protein liên kết với liên kết peptit, liên kết đơn giản axit amin lân cận When two amino acids interact, an equilibrium is set up between unbound amino acids and a species in which two amino acids are linked, called a dipeptide Khi hai axit amin tương tác, trạng thái cân thiết lập axit amin khơng liên kết loạt hai axit amin liên kết, gọi đipeptit Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Since this equilibrium favors the unlinked forms of the amino acids, it is clear that formation of a peptide bond requires energy Vì cân dấu hiệu dạng axit amin khơng liên kết, rõ ràng hình thành liên kết peptit đòi hỏi lượng When a few amino acids become linked, the protein species is called an oligopeptide, and when many are linked, the species is called a polypeptide Khi vài axit amin trở nên liên kết với loại protein gọi oligopeptide, có nhiều axit amin liên kết gọi polypeptide Polypeptides are generally between 50 and 2000 amino acids Chuỗi polypeptide nói chung chứa khoảng từ 50 đến 2000 axit amin Their molecular weights are expressed in Daltons, where Dalton is equal to atomic mass unit (the weight of one hydrogen atom) 1000 Daltons is called a kilodalton (kD) Most proteins weigh in between 5500 and 220,000 Daltons Trọng lượng phân tử protein đo đơn vị Daltons, Dalton đơn vị khối lượng nguyên tử (trọng lượng nguyên tử hyđro) 1000 Dalton gọi kilodalton (kD) Hầu hết protein nặng từ 5500 đến 220.000 Dalton Each peptide chain has two free ends, the amino terminus, which is always drawn on the left by convention, and the carboxyl terminus, which is always drawn on the right Mỗi chuỗi peptide có hai đầu tự do, đầu cuối amino luôn vẽ bên trái theo quy ước, đầu cuối carboxyl luôn vẽ bên phải This convention extends to peptide chains expressed using three letter abbreviations Quy ước mở rộng đến chuỗi peptide thể cách sử dụng ba chữ viết tắt Thus, the oligopeptide ALA-GLY-TRP-SER-GLU has an alanine at the amino terminus, and a glutamic acid at the carboxyl terminus Vì vậy, oligopeptide ALA-GLY-TRP-SER-GLU có đầu amino alanine, đầu cacboxyl axit glutamic Amino acids in a protein are determined by the genetic code, wherein a three base sequence of nucleotides called a codon calls for a specific amino acid to be added to the growing chain Axit amin protein xác định mã di truyền, chuỗi ba nucleotide gọi codon mã hóa tạo thành axit amin cụ thể thêm vào chuỗi phát triển The process of converting the sequence of codons into a sequence of amino acids entails transcription (the conversion of a segment of DNA into complimentary mRNA) and translation (the conversion of the mRNA code into protein) Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Quá trình chuyển đổi chuỗi codon thành chuỗi axit amin đòi hỏi phiên mã (sự biến đổi phân đoạn ADN thành mARN) chuyển đổi (chuyển đổi mã mARN thành protein) You will learn a great deal more about protein synthesis later in the semester Bạn học nhiều tổng hợp protein sau học kỳ Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương As shown below, amino acids can participate in reactions that occur after they are positioned in a peptide chain 10 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Cấu trúc số axit amin - R groups can be any of 20 different forms giving 20 naturally occurring amino acids (in living things) Các nhóm R số 20 dạng khác tạo 20 axit amin tự nhiên (trong sinh vật sống) Structure of Proteins Cấu trúc protein Primary Structure (or primary level of organization) Cấu trúc (hoặc cấp cấu tạo) Definition "The sequence of amino acids in the polypeptide chain." Định nghĩa: "Trình tự axit amin chuỗi polypeptide." Amino acids are bound together with a "peptide" bond Các axit amin liên kết với liên kết "peptide" 44 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương The "peptide" bond To form a "dipeptide" molecule Liên kết "peptide" Để tạo thành phân tử "dipeptide" Therefore the primary structure is the sequence of amino acids Do cấu trúc chuỗi axit amin 45 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Secondary Level of Organization of Polypeptides Cấp độ thứ cấp cấu tạo Polypeptide There are two types of secondary structure in proteins, the helix and the pleated sheet Có hai loại cấu trúc thứ cấp protein xoắn ốc ghép The attraction of the R groups within the same chain can cause the chain to twist into a "right handed" coil Sự hấp dẫn nhóm R chuỗi khiến chuỗi bị xoắn thành cuộn "thuận tay phải" 46 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương This "helix" is held together by hydrogen bonds between the hydrogen and oxygen atoms of the amino acid backbone (amino groups and carboxyl groups) Cấu trúc xoắn ốc giữ với liên kết hyđro nguyên tử hyđro oxy trục axit amin (nhóm amin nhóm carboxyl) Such "Intrachain Hydrogen Bonding" often predominate in "globular proteins" Liên kết hyđro Intrachain" thường chiếm ưu "protein hình cầu" Keratin is a structural protein found in hair and nails, skin, and tortoise shells The Helix nature of wool is what makes it shrink 47 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Keratin protein cấu trúc tìm thấy tóc móng tay, da mai rùa Bản chất xoắn ốc sợi làm cho co lại Another form of secondary structure the pleated sheet, is caused by hydrogen bonding between the hydrogen atoms (amino group) and the oxygen atoms (carboxyl group) of amino acids on two chains (or more) lying side-by-side Một dạng cấu trúc thứ cấp khác ghép tạo liên kết hyđro nguyên tử hyđro (nhóm amin) nguyên tử oxy (nhóm carboxyl) axit amin hai chuỗi (hoặc nhiều hơn) nằm cạnh The pleated sheet structure is often found in many structural proteins, such as "Fibroin", the protein in spider webs Cấu trúc ghép thường tìm thấy nhiều protein cấu trúc, chẳng hạn "Fibroin", protein mạng nhện spider web "silk" is a structural protein mạng nhện "tơ tằm" protein cấu trúc The Tertiary Structure of Proteins Cấu trúc bậc ba protein When "proline", an oddly shaped amino acid occurs in the polypeptide chain a "kink" in the helix develops 48 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Khi "proline", axit amin có hình dạng kỳ lạ xuất chuỗi polypeptide, "xoắn" xoắn ốc phát triển Kinks can also be caused by repulsive forces between adjacent charged R groups Xoắn gây lực đẩy nhóm R tích điện liền kề These kinks create a dimensional chain arrangement, ie the "Tertiary" Structure Những xoắn tạo xếp chuỗi chiều, tức cấu trúc "bậc ba" This dimensional shape is also held together by weak hydrogen bonds but also by much stronger "disulfide" bonds between two amino acids of cystine ("covalent") disulfide "bridges" (linkages) Hình dạng chiều giữ với liên kết hyđro yếu liên kết "đisulfide" mạnh nhiều hai axit amin cystine ("cộng hóa trị") đisulfide "cầu nối" (liên kết) cystine s s cystine Other strong linkages such as Ionic bonds can also form between regions of the same polypeptide creating the tertiary structure Các liên kết mạnh khác liên kết ion hình thành vùng polypeptide tạo cấu trúc bậc ba And additional weaker interactions contribute to the overall three dimensional shape of the protein Và tương tác yếu góp phần vào hình dạng ba chiều tổng thể protein 49 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương These strong covalent bonds hold the protein in its specific 3D shape Các liên kết cộng hóa trị mạnh giữ protein hình dạng 3D cụ thể The 3D shape creates "pockets" or "holes' in the surface of the protein which are very important in enzyme function (as we shall see) Hình dạng 3D tạo "túi" "lỗ" bề mặt protein quan trọng chức enzyme (như thấy) Quaternary Structure of Proteins Cấu trúc bậc bốn protein This last level of organization is simply taking or more dimensional (tertiary proteins) and sticking them together to form a larger protein 50 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Cấp độ cấu tạo cuối đơn giản lấy nhiều (protein bậc ba) gắn chúng lại với để tạo thành protein lớn Many enzymes and transport proteins are made of two or more parts Nhiều enzyme protein vận chuyển làm từ hai phần trở lên Hemoglobin: an oxygen carrying protein in red blood cells which is made of parts Huyết sắc tố: loại protein mang oxy tế bào hồng cầu tạo thành từ phần 51 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Proteins when heated can unfold or "Denature" Protein đun nóng mở "làm biến dạng" This loss of three dimensional shape will usually be accompanied by a loss of the proteins function Sự hình dạng ba chiều thường kèm với việc chức protein If the denatured protein is allowed to cool it will usually refold back into it’s original conformation Nếu protein bị biến tính làm mát, thường đưa trở lại vào cấu trúc ban đầu The Rules of Protein Structure Các quy tắc cấu trúc protein 52 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương The function of a protein is determined by its shape Chức protein xác định hình dạng The shape of a protein is determined by its primary structure (sequence of amino acids) Hình dạng protein xác định cấu trúc (chuỗi axit amin) The sequence of amino acids in a protein is determined by the sequence of nucleotides in the gene (DNA) encoding it Trình tự axit amin protein xác định trình tự nucleotid gen (ADN) mã hóa The function of a protein (except when it is serving as food) is absolutely dependent on its three-dimensional structure Chức protein (trừ dùng làm thực phẩm) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc ba chiều A number of agents can disrupt this structure thus denaturing the protein Một số tác nhân phá vỡ cấu trúc làm biến tính protein changes in pH (alters electrostatic interactions between charged amino acids) Thay đổi pH (thay đổi tương tác tĩnh điện axit amin tích điện) 53 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương changes in salt concentration (does the same) Thay đổi nồng độ muối (làm tương tự) changes in temperature (higher temperatures reduce the strength of hydrogen bonds) Thay đổi nhiệt độ (nhiệt độ cao làm giảm độ bền liên kết hyđro) presence of reducing agents (break S-S bonds between cysteines) Sự diện chất khử (phá vỡ liên kết S-S cystein) None of these agents breaks peptide bonds, so the primary structure of a protein remains intact when it is denatured Khơng có tác nhân số phá vỡ liên kết peptid, cấu trúc protein ngun vẹn bị biến tính When a protein is denatured, it loses its function Khi protein bị biến tính, chức Examples: Ví dụ A denatured enzyme ceases to function Một enzyme biến tính ngừng hoạt động A denatured antibody no longer can bind its antigen Một kháng thể biến tính khơng liên kết với kháng nguyên Often when a protein has been gently denatured and then is returned to normal physiological conditions of temperature, pH, salt concentration, etc., it spontaneously regains its function (e.g enzymatic activity or ability to bind its antigen) Thơng thường, protein bị biến tính nhẹ sau đưa trở lại điều kiện sinh lý bình thường nhiệt độ, pH, nồng độ muối, v.v…, tự phục hồi chức (ví dụ hoạt động enzyme khả liên kết kháng nguyên nó) This tells us Điều cho biết The protein has spontaneously resumed its native three-dimensional shape Protein tự động trở lại hình dạng ba chiều tự nhiên Its ability to so is intrinsic; no outside agent was needed to get it to refold properly 54 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Khả để làm bên trong; khơng có tác nhân bên ngồi cần thiết để có nếp gấp lại cách However, there are: Tuy nhiên, có enzymes that add sugars to certain amino acids [Link], and these may be essential for proper folding; Các enzyme thêm đường vào số axit amin định [Liên kết], chúng cần thiết cho việc gấp lại cách proteins, called molecular chaperones, that may enable a newly-synthesized protein to acquire its final shape faster and more reliably than it otherwise would Các protein, gọi phân tử chaperon, cho phép protein tổng hợp để có hình dạng cuối nhanh đáng tin cậy so với cách khác Chaperones Chaperon Although the three-dimensional (tertiary) structure of a protein is determined by its primary structure, it may need assistance in achieving its final shape Mặc dù cấu trúc ba chiều (bậc ba) protein xác định cấu trúc nó, cần hỗ trợ để đạt hình dạng cuối As a polypeptide is being synthesized, it emerges (N-terminal first) from the ribosome and the folding process begins Khi polypeptid tổng hợp, xuất (đầu cuối N) từ ribosome trình gấp bắt đầu However, the emerging polypeptide finds itself surrounded by the watery cytosol and many other proteins Tuy nhiên, polypeptide tìm thấy bao quanh cytosol dạng nước nhiều protein khác As hydrophobic amino acids appear, they must find other hydrophobic amino acids to associate with Ideally, these should be their own, but there is the danger that they could 55 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương associate with nearby proteins instead — leading to aggregation and a failure to form the proper tertiary structure Khi axit amin kỵ nước xuất hiện, chúng phải tìm axit amin kỵ nước khác để liên kết Lý tưởng nhất, chúng nên riêng chúng, có mối nguy hiểm chúng liên kết với protein gần - dẫn đến kết tụ tạo cấu trúc bậc ba thích hợp To avoid this problem, the cells of all organisms contain molecular chaperones that stabilize newly-formed polypeptides while they fold into their proper structure Để tránh vấn đề này, tế bào tất sinh vật có chứa phân tử chaperon giúp ổn định polypeptide hình thành chúng gấp lại thành cấu trúc thích hợp chúng Most (~80%) newly-synthesized proteins are stabilized by molecular chaperones that bind briefly to their surface until they have folded properly Hầu hết (~ 80%) protein tổng hợp ổn định phân tử chaperon liên kết nhanh với bề mặt chúng chúng gấp lại cách The chaperones use the energy of ATP to this work Chaperon sử dụng lượng ATP để thực công việc Chaperonins Chaperonin However, some proteins (~20%) are so complex that a different group of chaperones - called chaperonins - are needed Tuy nhiên, số protein (~ 20%) phức tạp đến mức cần nhóm chaperon khác gọi chaperonin Chaperonins are hollow cylinders into which the newly-synthesized protein fits while it folds Chaperonin hình trụ rỗng mà protein tổng hợp phù hợp gấp lại The inner wall of the cylinder is lined with hydrophobic amino acids which stabilize the hydrophobic regions of the polypeptide chain while it folds safely away from the Thành hình trụ lót axit amin kỵ nước giúp ổn định vùng kỵ nước chuỗi polypeptide gập lại cách an toàn khỏi watery cytosol and 56 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương cytosol ướt other proteins outside Các protein khác bên Chaperonins also use ATP as the energy source to drive the folding process Chaperonin sử dụng ATP làm nguồn lượng để thúc đẩy trình gấp As mentioned above, high temperatures can denature proteins, and when a cell is exposed to high temperatures, several types of chaperonins swing into action Như đề cập trên, nhiệt độ cao làm biến tính protein tế bào tiếp xúc với nhiệt độ cao, số loại chaperonin hoạt động For this reason, these chaperonins are also called heat-shock proteins (HSPs) Vì lý này, chaperonin gọi protein sốc nhiệt (HSP) Protein aggregation is the cause of some disorders such as Alzheimer's disease, Huntington's disease, and prion diseases (e.g., "mad-cow" disease) Sự tổng hợp protein nguyên nhân số rối loạn bệnh Alzheimer, bệnh Huntington bệnh prion (ví dụ: bệnh "bò điên") Perhaps, a failure of chaperones is involved If so, perhaps ways can be found to treat these diseases by increasing the efficiency of chaperones Có lẽ, hỏng chaperon có liên quan Nếu vậy, có lẽ cách tìm thấy để điều trị bệnh cách tăng hiệu chaperon Despite the importance of chaperones, the rule still holds: the final shape of a protein is determined by only one thing: the precise sequence of amino acids in the protein Mặc dù tầm quan trọng chaperon, quy tắc giữ: hình dạng cuối protein xác định điều: trình tự xác axit amin protein And the sequence of amino acids in every protein is dictated by the sequence of nucleotides in the gene encoding that protein Và trình tự axit amin protein định trình tự nucleotid gen mã hóa protein So the function of each of the thousands of proteins in an organism is specified by one or more genes 57 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương Vì vậy, chức số hàng ngàn protein sinh vật định nhiều gen There are some cases where a protein can exist in more than one conformation; that is, a given primary structure can give rise to two different tertiary structures Link to a discussion of prions Có số trường hợp protein tồn nhiều dạng; nghĩa cấu trúc sơ cấp định tạo hai cấu trúc cấp ba khác Liên kết đến thảo luận prion 58 ... với phối tử có lực với protein quan tâm, hỗn hợp protein sau thêm vào cột Only the protein that binds to the ligand will stick Chỉ có protein liên kết với phối tử dính vào After washing the column... column to remove the rest of the protein, the protein of interest is eluted using a salt gradient Sau rửa cột để loại bỏ phần lại protein, protein quan tâm tách rửa cách sử dụng muối gradient 27... facets of protein structure Năm 1953, Sanger thực loạt thí nghiệm quan trọng, ơng chứng minh số đặc điểm cấu trúc protein 12 Dịch giả: Nguyễn Trà Ánh Dương His experiments showed that proteins