3D-структура белков (введение во введение и повторение школьных знаний) А.Б.Рахманинова, Д.А.Равчеев, 2009

Что такое белок? Белок – линейный гетерополимер, мономерами которого являются L- -аминокарбоновые кислоты L-аланин

Пептидная связь Пептидные связи Остаток 1 Остаток 3 Остаток 2

Пептидная связь Пептидная связь прочнее, чем другие амиды Атомы пептидного звена ( C -C-N- C ) лежат в одной плоскости Валентные углы у атомов С и N примерно равны 120 Вращение вокруг связи C-N затруднено Возможны cis- и trans-конфигурации; в белках преобладают trans Карбонильный кислород – хороший акцептор водорода, а амидный азот – хороший донор водорода

Вращения вокруг связей в остове белка

Двугранные (торсионные) углы

Двугранные (торсионные углы) Могут принимать значения от –180 0 до B D совмещается с B A поворотом против часовой стрелки B D совмещается с B A поворотом по часовой стрелке Построим проекции всех связей на плоскость, перпендикулярную связи В-С

Вращения вокруг связей в остове белка - ? теоретически: от –180 О до +180 О

Карта Рамачандрана: даже в полиглициновой цепи существуют стерические ограничения Карта запрещенных ( ) конформаций глицина

Уровни организации структуры белка 1.Первичная структура 2.Вторичная структура 3.Укладка (fold) 4.Третичная структура 5.Четвертичная структура

Первичная структура Первичная структура – это аминокислотная последовательность: Met-Ala-Gly-Trp-Ala-Val-Asp……..

Вторичная структура Вторичная структура белка – это упорядоченные расположения атомов основной цепи полипептида, безотносительно к типам боковых цепей (групп) и их конформациям. Если упорядоченность такова, что двугранные углы одинаковы у всех остатков, то говорят о регулярной вторичной структуре. Регулярными вторичными структурами являются спирали и – структуры. Пример нерегулярной вторичной структуры – –поворот ( –изгиб, реверсивный поворот).

Вторичная структура Любую регулярную структуру можно представить в виде линейной группы, т.е. спирали. Спираль можно описать с помощью следующих параметров: d – смещение вдоль оси, в расчете на 1 элемент (атом С ), r – расстояние от С –атома до оси, n – число элементов на один виток спирали, хиральность (направление закрутки) определяется знаком, «+» - правозакрученные структуры, «-» – левозакрученные. /Г.Шульц, Р.Ширмер «Принципы структурной организации белков»/

Регулярные вторичные структуры

Укладка (fold) Укладкой называют организацию в пространстве элементов регулярной вторичной структуры -спиральные белки

-структурные белки

/ -белки Пример белка с двумя разными структурными доменами

куеукеуеке

Третичная структура Третичной структурой называют расположение в пространстве всех атомов одной полипептидной цепи. Т.о. описание третичной структуры включает в себя описание элементов вторичной структуры, описание типа укладки, описание структуры петель, описание конформаций боковых групп всех аминокислотных остатков.

Третичная структура Третичной структурой называют расположение в пространстве всех атомов одной полипептидной цепи. Т.о. описание третичной структуры включает в себя описание элементов вторичной структуры, описание типа укладки, описание структуры петель, описание конформаций боковых групп всех аминокислотных остатков.

Гидрофобные взаимодействия – главный фактор, заставляющий глобулу свертываться 4,0 Å

Вспомогательные взаимодействия: водородные связи 3,5 Å

Ионные пары 3,1 Å

Дисульфидные мостики характерны для секретируемых белков

От четвертичной структуры к молекулярным машинам