Третична структура на белковините

Третична (терцијарна) структура на белковините е тридимензионалната форма на белковинската молекула. Во третичната структура на една белковина влегуваат неговиот полипептиден синџир и една или повеќе вторични 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 една белковина ја одредуваат нејзината третична структура. Третичната структура на белковините е дефинирана од нејзините атомски координати. Овие координати може да се однесуваат или на белковински домен или на целата третична структура.^[1]^[2] Голем број на третични структури можат да се склопат во четвртична структура.^[2]

Историја

Науката за третичната 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 глобуларна белковина.^[3] Современите методи се способни да ја одредат, без предвидување, третичната структура на мали белковини (<120 остатоци) до 5 Å (0,5 nm) резолуција.

Детерминанти

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 третичната структура. На пример, кај секреционите белковини, кои не се наоѓаат во цитоплазмата, дисулфидните врски помеѓу цистеинските остатоци помагаат да се одржи третичната структура. Кај белковините со различна функција и различна еволуција постои сличност во тоа што може да поседуваат исти третични структури со исклучителна стабилност. На пример, TIM цилиндарот (анг. TIM barrel), именуван по ензимот триоза-фосфат изомераза, е честа третична структура која се среќава кај белковини со сосема различна функција и потекло. Оттука, белковините можат да бидат класифицирани според типот на третична структура која ја поседуваат. Бази на податоци за белковини кои користат ваква класификација се SCOP и CATH.

Стабилност на нативните состојби

Нативната состојба или нативната конформација на една белковина е неговата најтипична конформација во клеточната средина.

Шаперони

Често се претпоставува дека нативната состојба на една белковина е термодинамички најстабилна од сите други состојби и дека белковината 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 стапици

Кинетиката на склопување може да ја зароби белковината во високоенергетска конформација. Високоенергетската конформација може да придонесе за функцијата на белковината. 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 високоенергетска конформација. Кога локалната pH вредност опаѓа, белковината подлегнува на енергетски поволна конформациска промена, што му овозможува да продре во клеточната мембрана на домаќинот.

Метастабилност

Некои третични 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 белковината бива пресечена од страна на протеаза.^[4]^[5]^[6]

Цитоплазматска средина

Предвидувањето на белковинската третична структура зависи од тоа дали е позната првичната структура на белковинската молекула и од споредувањето на можната предвидена третична структура со други познати третични структури во банките на податоци за белковини. Оваа споредба ја зема само предвид цитоплазматската средина за време на синтезата на белковината, 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 лиганд

Структурата на една белковина, на пример ензим, може да се промени откако ќе ги врзе неговите природни лиганди, на пример кофактор. Структурата на белковината кога таа има врзано лиганд се нарекува холоструктура, додека структурата на слободната, неврзана белковина се нарекува апоструктура.^[7]

Одредување

Познавањето на третичната 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 кристалографија

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.

NMR

NMR (јадрена 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 белковина во раствор.

Интерферометрија со двојна поларизација

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.

Поврзано

Наводи

↑ 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.
↑ ^2,0 ^2,1 Finkelstein, Alexei V.; Ptitsyn, Oleg (2016-07-12). Protein Physics: A Course of Lectures (англиски) (2. изд.). Amsterdam Boston Heidelberg London: Academic Press. ISBN 9780128096765.CS1-одржување: датум и година (link)
↑ Senechal, Marjorie (2012-11-01). I Died for Beauty: Dorothy Wrinch and the Cultures of Science (англиски). Oxford University Press. ISBN 9780199910830.
↑ 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)
↑ 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)
↑ 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.
↑ 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 врски

Банка на податоци за белковини (англиски)
Прикажи, анализирај и спореди белковински 3D структури (англиски)
Азбука на белковинските структури. (англиски)
Критична проценка на предвидувањето на структурата (CASP) (англиски)
Структурна класификација на белковините (SCOP) Архивирано на 11 септември 2007 г. (англиски)
CATH Класификација на белковинската структура (англиски)

[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.

[:0-2] 2,0 ^2,1 Finkelstein, Alexei V.; Ptitsyn, Oleg (2016-07-12). Protein Physics: A Course of Lectures (англиски) (2. изд.). 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)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]