Myoglobin
Fehérje-szerkezetek!
MGLSDGEWQLVLNVWGKVEADIPGHGQEVLIRLFK GHPETLEKFDKFKHLKSEDEMKASE DLKKHGATVLTALGGILKKKGHHEAEIKPLAQSHA TKHKIPVKYLEFISECIIQVLQSKH PGDFGADAQGAMNKALELFRKDMASNYKELGFQG
Fuxreiter Mónika! Debreceni Egyetem, Orvos- és Egeszségtudományi Centrum! Biokémiai és Molekuláris Biológiai Intézet!
Mastermind
Mastermind
MVLPTCPMAEFALPRHSAVMERLRRRIELCRRHHSTCEARYEAVSPERLELERQHTFALH QRCIQAKAKRAGKHRQPPAATAPAPAAPAPRLDAADGPEHGRPATHLHDTVKRNLDSATS PQNGDQQNGYGDLFPGHKKTRREAPLGVAISSNGLPPASPLGQSDKPSGADALQSSGKHS LGLDSLNKKRLADSSLHLNGGSNPSESFPLSLNKELKQEPVEDLPCMITGTVGSISQSNL MPDLNLNEQEWKELIEELNRSVPDEDMKDLFNEDFEEKKDPESSGSATQTPLAQDINIKT EFSPAAFEQEQLGSPQVRAGSAGQTFLGPSSAPVSTDSPSLGGSQTLFHTSGQPRADNPS PNLMPASAQAQNAQRALAGVVLPSQGPGGASELSSAHQLQQIAAKQKREQMLQNPQQATP APAPGQMSTWQQTGPSHSSLDVPYPMEKPASPSSYKQDFTNSKLLMMPSVNKSSPRPGGP YLQPSHVNLLSHQPPSNLNQNSANNQGSVLDYGNTKPLSHYKADCGQGSPGSGQSKPALM AYLPQQLSHISHEQNSLFLMKPKPGNMPFRSLVPPGQEQNPSSVPVQAQATSVGTQPPAV SVASSHNSSPYLSSQQQAAVMKQHQLLLDQQKQREQQQKHLQQQQFLQRQQHLLAEQEKQ QFQRHLTRPPPQYQDPTQGSFPQQVGQFTGSSAAVPGMNTLGPSNSSCPRVFPQAGNLMP MGPGHASVSSLPTNSGQQDRGVAQFPGSQNMPQSSLYGMASGITQIVAQPPPQATNGHAH IPRQTNVGQNTSVSAAYGQNSLGSSGLSQQHNKGTLNPGLTKPPVPRVSPAMGGQNSSWQ HQGMPNLSGQTPGNSNVSPFTAASSFHMQQQAHLKMSSPQFSQAVPNRPMAPMSSAAAVG SLLPPVSAQQRTSAPAPAPPPTAPQQGLPGLSPAGPELGAFSQSPASQMGGRAGLHCTQA YPVRTAGQELPFAYSGQPGGSGLSSVAGHTDLIDSLLKNRTSEEWMSDLDDLLGSQ
Wilson & Kovall Cell (2006)
Klasszikus szerkezet-funkció paradigma
szekvencia
funkció
A fehérjék szerkezeti hierarchiája
szerkezet!
1
Elsődleges szerkezet
Elsődleges szerkezet
primer szerkezet - 19 amino, 1 iminosav
primer szerkezet - 19 amino, 1 iminosav
Hidrofób, poláros, töltött Hidrofób A,L,V,I,F,W
p53
poláros Y
S,T,Q,N,H
Speciális
P (hélixtörő)
Speciális
C (kovalens link)
Speciális
G (nincs oldallánc)
Hidrofóbicitási profilok
töltött D,E,K,R
Másodlagos szerkezet lokális (rendezett) szerkezetek
β-szál, lemez! transzmembrán hélixek predikciója! különböző skálák! pl. Kyte-Doolittle fehérjén belüli topológia (kívül-belül)!
α-helix!
Fehérjék szerkezetének hierarchiája
Másodlagos szerkezet
másodlagos szerkezet
lokális (rendezett) szerkezetek torziós szögek, !
turn!
H-kötés mintázat! főlánc szerint!
α-helix!
Radhakrisnan Cell (1997)
2
Feltekeredési tölcsér!
Harmadlagos szerkezet atomok kitüntetett térbeli elrendeződése
Nemcsak a másodlagos! másodlagos elemekre vonatkozik!
szabályos kötés-mintázat! H-kötések! ionos kontaktusok! van der Waals kötések!
Levinthal paradoxon! Anfinsen elv! egy natív állapot (kitüntetett)!
Feltekeredési tölcsér!
egy natív állapot (kitüntetett)!
Negyedleges szerkezet
Dinamika
több peptidlánc elrendeződése
„molekuláris gépezetek”
3
L-aminosav Cα királis atom! oldallánc
Építsünk fehérjét
R CO
lépésenként
CORN-szabály
N
H
főlánc
O
O Peptidkötés:Nmerev szerkezet
+
Transz peptid kötés
N H
H O φ
Ψ
N H
C=O, N-H Delokalizált elektronpár: merev szerkezet dipólusok, polaritás
stabilabb
Cisz peptid kötés
Polipeptid lánc
Planáris peptidkötés
O α
R1
R
H
α
N
2
N H
O
α
R3
ritkábban
4
Ramachandran-térkép
Polipeptid lánc geometriájának jellemzése O
R ϕC
Cα
N H
R
O
Cα
O
Cα
R
Cα
ψ
Cα
O R
N H
Cα
ϕ:
C-N-Cα-C N-Cα
R
H N
ψ : N-Cα-C-N
Cα-C(O)
R H
Cα
ω N
φ , Ψ torziós szögek eloszlása
β-lemez
O
R N H
R
H N
α
Cα
O
ω (omega):
Cα-C-N-Cα
α-hélix
nem G
G Mi engedélyezett?
R
Rendezett másodlagos szerkezeti elemek
Rendezett másodlagos szerkezeti elemek
α-hélix
- ϕ = -60° ± 30°
310 hélix és a többiek
5.4 Å
- Ψ = -50° ± 30° - 3,6 alegység/fordulat - hossz: 5-40 aminosav - H-kötések: az n peptidkötés C=O része és az n+4 peptidkötés NH része között - az oldalláncok kifelé néznek
hidrofil v amfipatikus
Rendezett másodlagos szerkezeti elemek
Rendezett másodlagos szerkezeti elemek
Szuper másodlagos szerkezetek
β-szál
Kendrew, 1957
myoglobin
5
Rendezett másodlagos szerkezeti elemek parallel β-redő O
O
N H O H N
antiparallel β-redő O
N H O
N H O
H N
O
N H
N H
N H
O H N O
O
O
N H
O
N H
H N O N H
O O H N
H N O
O
H N
H N O
O N H N H
O
H N
H N O
H N
O O
Rendezett másodlagos szerkezeti elemek
O
O H N O N H
H N O
O H N
4.6 Å - ϕ = -140° ± 30° 4.6 Å - Ψ = 140° ± 30° - legalább 5-10 aminosav hidrofób - H-kötések a láncok között vannak - az oldalláncok a lemez síkja alatt/felett helyezkednek el
amiloid képződés Eisenberg Nature (2005)
Nem szabályos másodlagos szerkezeti elemek
(irreverzibilis aggregátumok, Parkinson kór, Alzheimer kór)
Hurkok!
Hurkok (turn, coil)
VCBP3
α1a adrenerg receptor 4-14 AA között
pl. β szálak összekapcsolódásánál
Rendezett másodlagos szerkezeti elemeket" összekötő szakaszok, hurkok - A fehérjék fontos másodlagos szerkezeti elemei, nem mutatnak periodikus rendezettséget, mint az α-hélixek vagy a β-szerkezetek.! - Rendezett másodlagos szerkezeti elemeket kötnek össze.!
Harmadlagos szerkezet …
- Különböző hosszúságúak és alakúak lehetnek.! - Jellemzően poláros és töltéssel rendelkező aminosavak vannak ezekben a régiókban.! - Általában a fehérjék felszínén fordulnak elő, ezért fontos szerepük van a fehérjék biológiai funkcióiban (fehérje-fehérje kölcsönhatásokban, felismerési folyamatokban, kötődésben, stb.).! - A fehérjék evolúciós fejlődése során az α-hélixek és a β-szerkezetek nagymértékben konzerválódtak, míg a hurkok nagymértékben változtak.
6
Globuláris - vízoldható Hidrofób mag!
Mi a globuláris fehérje?
Hidrofil felszín
Globuláris - vízoldható
A fehérjeszerkezet feltekeredésének problémája hidrofób mag, ! hidrofil felszín
Levinthal paradoxon:
E
Hogyan találja meg a fehérje a natív! szerkezetet a csillagászati számú! konformáció közül rövid (ms-min) ! idő alatt?!
100 aminosav – 1049 konformáció 10-11 s / konformációváltozás 1029 év kell a natív szerkezethez
Globuláris fehérjék feltekeredése:
Milyen fehérjék vannak még? másodlagos szerkezetek először
hidrofób kölcsönhatások először
7
Membránfehérjék
Rendezetlen fehérjék sok szerkezet
Konzervált szerkezeti/funkcionális egységek: domének
WH2
8
