Терцијарна структура на белковините

Терцијарна структура на белковините (белковините) е тродимензионалната форма на белковинската молекула. Во терцијарната структура на еден протеин влегуваат неговиот полипептиден синџир и една или повеќе секундарни структури, односно домени, кои тој синџир ги формира. Страничните ланци на аминокиселинските остатоци можат да стапат во интеракција и да се врзуваат на повеќе различни начини. Интеракциите и врските на страничните ланци на еден протеин ја одредуваат неговата терцијарна структура. Терцијарната структура на белковините е дефинирана од нејзините атомски координати. Овие координати може да се однесуваат или на белковински домен или на целата терцијарна структура.[1][2] Голем број на терцијарни структури можат да се склопат во квартерна структура.[2]

Примарна структура на белковинитеСекундарна структура на белковинитеТерциерна структура на белковинитеКвартерна структура на белковините
The image above contains clickable links
Интерактивен дијаграм на белковинската структура; за пример е искористен PCNA.

ИсторијаУреди

Науката за терцијарната структура на белковините има напреднато од хипотеза до големо научно поле со детални дефиниции. Иако Емил Фишер посочил дека белковините се изградени од полипептидни синџири и странични ланци на аминокиселинските остатоци, Дороти Мод Вринч прва ја инкорпорирала геометријата предвидувањето на структурата на белковините. Вринч ова го демонстрирала со моделот на циклол, кое претставувало првото предвидување на структурата на глобуларен протеин.[3] Современите методи се способни да ја одредат, без предвидување, терцијарната структура на мали белковини (<120 остатоци) до 5 Å (0,5 nm) резолуција.

ДетерминантиУреди

  Главна статија: „Склопување на белковините.

Глобуларните белковини имаат јадро од хидрофобни аминокиселински остатоци и површина од хидрофилни аминокиселински остатоци кои стапуваат во интеракција со водата. Овој аранжман може да ги стабилизира интеракциите во рамките на терцијарната структура. На пример, кај секреционите белковини, кои не се наоѓаат во цитоплазмата, дисулфидните врски помеѓу цистеинските остатоци помагаат да се одржи терцијарната структура. Кај белковините со различна функција и различна еволуција постои сличност во тоа што може да поседуваат исти терцијарни структури со исклучителна стабилност. На пример, TIM цилиндарот (анг. TIM barrel), именуван по ензимот триоза-фосфат изомераза, е честа терцијарна структура која се среќава кај белковини со сосема различна функција и потекло. Оттука, белковините можат да бидат класифицирани според типот на терцијарна структура која ја поседуваат. Бази на податоци за белковини кои користат ваква класификација се SCOP и CATH.

Стабилност на нативните состојбиУреди

Нативната состојба или нативната конформација на еден протеин е неговата најтипична конформација во клеточната средина.

ШаперониУреди

Често се претпоставува дека нативната состојба на еден протеин е термодинамички најстабилна од сите други состојби и дека протеинот може да ја достигне пред да биде потполно транслатиран. Белковинските шаперони во клеточната цитоплазма им помагаат на ново-синтетизираните полипептиди да ја достигнат својата нативна состојба. Некои шаперони се високо специфични во нивната функција, на пример белковинската дисулфид изомераза; други имаат поопшта функција и способни се да им помогнат на повеќето глобуларни белковини да се склопат, како што е, на пример, прокариотскиот GroEL/GroES систем на белковини и хомологните еукариотски белковини на топлински шок (системот Hsp60/Hsp10).

Кинетички стапициУреди

Кинетиката на склопување може да го зароби протеинот во високо-енергетска конформација. Високо-енергетската конформација може да придонесе за функцијата на протеинот. На пример, хемаглутининот (HA) е единечен полипептиден синџир кој, кога е активиран, протеолитички се раскинува за да даде два полипептидни синџира. Двата синџири се одржуваат во високо-енергетска конформација. Кога локалната pH вредност опаѓа, протеинот подлегнува на енергетски поволна конформациска промена, што му овозможува да продре во клеточната мембрана на домаќинот.

МетастабилностУреди

Некои терцијарни белковински структури може да опстојуваат во долготрајни состојби кои не претставуваат очекуваната најстабилна состојба. На пример, многу инхибитори на серинската протеаза покажуваат ваква метастабилност. Тие подлежат на конформациона промена само кога една петелка на протеинот бива пресечена од страна на протеаза.[4][5][6]

Цитоплазматска срединаУреди

Предвидувањето на белковинската терцијарна структура зависи од тоа дали е позната примарната структура на белковинската молекула и од споредувањето на можната предвидена терцијарна структура со други познати терцијарни структури во банките на податоци за белковини. Оваа споредба ја зема само предвид цитоплазматската средина за време на синтезата на протеинот, до тој степен што слична цитоплазматска средина можела, исто така, да влијае на структурата на белковините регистрирани во банката на податоци за белковини.

Врзување на лигандУреди

Структурата на еден протеин, на пример ензим, може да се промени откако ќе ги врзе неговите природни лиганди, на пример кофактор. Структурата на протеинот кога тој има врзано лиганд се нарекува холо структура, додека структурата на слободниот, неврзан протеин се нарекува апо структура.[7]

ОдредувањеУреди

Познавањето на терцијарната структура на водорастворливите глобуларни белковини е понапредно од познавањето на структурата на мембранските белковини, бидејќи глобуларните белковини полесно се изучуваат со моментално достапната технологија.

Рендгенска кристалографијаУреди

Рендгенската кристалографија е најчестата алатка за одредување на структурата на белковините. Таа дава висока резолуција на структурата, но не дава информации за конформационата флексибилност на белковините.

NMRУреди

NMR (нуклеарна магнетна резонанца) за одредување на структурата на белковините дава релативно пониска резолуција на белковинска структура и е ограничена на помали белковини. Сепак, може да даде информации за конформационите промени на протеин во раствор.

Интерферометрија со двојна поларизацијаУреди

Интерферометријата со двојна поларизација обезбедува комплементарни информации за белковини заробени на површина. Таа помага во одредувањето на структурата и конформационите промени со текот на времето.

ПоврзаноУреди

НаводиУреди

  1. Chemistry, International Union of Pure and Appli. IUPAC Compendium of Chemical Terminology (англиски). Research Triagle Park, NC: IUPAC. doi:10.1351/goldbook.T06282. ISBN 0967855098.
  2. 2,0 2,1 Finkelstein, Alexei V.; Ptitsyn, Oleg (2016-07-12). Protein Physics: A Course of Lectures (англиски) (изд. 2.). Amsterdam Boston Heidelberg London: Academic Press. ISBN 9780128096765.CS1-одржување: датум и година (link)
  3. Senechal, Marjorie (2012-11-01). I Died for Beauty: Dorothy Wrinch and the Cultures of Science (англиски). Oxford University Press. ISBN 9780199910830.
  4. Whisstock, James C.; Bottomley, Stephen P. (2006-12). „Molecular gymnastics: serpin structure, folding and misfolding“. Current Opinion in Structural Biology. 16 (6): 761–768. doi:10.1016/j.sbi.2006 октомври 005 Проверете ја вредноста |doi= (help). ISSN 0959-440X. PMID 17079131. Проверете ги датумските вредности во: |date= (help)
  5. Gettins, Peter G. W. (2002-12). „Serpin structure, mechanism, and function“. Chemical Reviews. 102 (12): 4751–4804. ISSN 0009-2665. PMID 12475206. Проверете ги датумските вредности во: |date= (help)
  6. Whisstock, J. C.; Skinner, R.; Carrell, R. W.; Lesk, A. M. (2000-02-18). „Conformational changes in serpins: I. The native and cleaved conformations of alpha(1)-antitrypsin“. Journal of Molecular Biology. 296 (2): 685–699. doi:10.1006/jmbi.1999.3520. ISSN 0022-2836. PMID 10669617.
  7. Seeliger, Daniel; de Groot, Bert L. (2010-1). „Conformational transitions upon ligand binding: holo-structure prediction from apo conformations“. PLoS computational biology. 6 (1): e1000634. doi:10.1371/journal.pcbi.1000634. ISSN 1553-7358. PMC 2796265. PMID 20066034. Проверете ги датумските вредности во: |date= (help)CS1-одржување: PMC-формат (link)

Надворешни врскиУреди