Формирование третичной структуры белка

Во-первых, важно помнить, что белковые структуры динамичны из-за торсионных углов между N-концевыми и С-концевыми связями. Существуют разные конформации, чтобы выставить разные последовательности снаружи белка для реакции / катализа. Таким образом, не существует идеальной конформации белка в биологической системе.

Лучшие модели, которые у нас есть, получены с помощью рентгеновской кристаллографии структуры кристаллизованного белка. Это статическое изображение белка может быть неточным, потому что биологическая система будет подвергать белок различным гидрофобным/гидрофильным взаимодействиям, а не влиянию белка на самого себя.

Эксперименты Анфинсена смогли окончательно доказать, что структура белка кодируется его аминокислотной последовательностью. Чтобы ответить на ваш вопрос, эта последовательность в первую очередь отвечает за формирование основной структуры белка.

До сих пор невероятно сложно предсказать структуру белка, используя его аминокислотную последовательность. Третичная структура является продуктом солевых мостиков, водородных связей, гидрофобных сил и сил полярного притяжения внутри молекулы (без учета возможной четвертичной структуры белков). Ученые (по-моему, из Йельского университета, но я могу ошибаться) годами пытались найти закономерность, используя компьютерное программное обеспечение. На данный момент мы не можем просто использовать аминокислотную последовательность для определения динамической структуры белка.

Петли и завитки снаружи белков, потому что они, как правило, состоят из полярных или заряженных аминокислот. Гидрофобные аминокислоты имеют тенденцию смещаться к центру белковой структуры. Это происходит потому, что полярные остатки не влияют на энтропию молекул воды так сильно, как неполярные остатки (в системе).

Многие делеции/вставки происходят во время определенных переходных состояний, в которых находится белок. Фактически ферменты нацелены на определенные конформации белка, которые лучше всего производят P-продукт. Смотрите изображение:

Решение трехмерной структуры белка является сложной задачей. Есть несколько слоев информации, которые вступают в игру.

Первый уровень организации происходит от вторичной структуры, которая, в свою очередь, определяется последовательностью аминокислот. Существуют общие мотивы вторичной структуры, такие как альфа-элисы и бета-листы. Комбинация нескольких мотивов 2-й структуры приведет к более сложным мотивам и, в конечном итоге, к локальной 3-мерной структуре. Эта локальная трехмерная структура называется «домен» и представляет собой минимальную независимую функциональную единицу белка, а это означает, что ее часто можно вырезать из остальных и сохранить свою функцию.

Учитывая этот обзор, первый уровень отбора происходит от создания 2-х структур, которые зависят от заряда и размера аминокислотных остатков.

Мутации, которые разрушают создание этих вторичных структурных мотивов, в конечном итоге повлияют на окончательную трехмерную структуру.

Петли как бы связывают эти более жесткие мотивы и поэтому они с меньшей вероятностью будут подвергаться эволюционному отбору.

Однако, в конце концов, все это связано с функцией. Если у вас есть петля внутри каталитического сайта внутри белка, последовательность в петле будет в значительной степени сохранена, потому что размер и заряд сильно определяют ее взаимодействие с субстратами.

Надеюсь это поможет.