Почему фолдинг белка не зависит от порядка его синтеза?

как могло случиться, что форма, в которую свернут белок, не имеет ничего общего с аминокислотной последовательностью, из которой состоит этот белок?

Цитата исследователя говорит о том, что форма не связана с направлением синтеза (N->C, а не C->N). Это означает, что все , что имеет значение, — это аминокислотная последовательность, из которой состоит белок, и что сворачивание белка обусловлено термодинамической стабильностью, а не кинетикой.

если я посмотрю на зеркальное отражение белка, сложится ли оно так же?

Да, если бы у вас было точное зеркальное отражение одного белка в растворе, оно бы приняло ту же самую складку, но в зеркальном отображении. N- и C-концы будут на одних и тех же аминокислотах, но все аминокислоты будут иметь D-, а не L-хиральность. Эта молекула обычно не встречается в биологии, поскольку обычно в жизни используются L-аминокислоты. Он будет иметь другое ферментативное поведение на хиральных молекулах.

если я рассмотрю, например, последовательности: сер-гли-ала-глу-про-асп и асп-про-глу-ала-глы-сер, будут ли они обе складываться одинаково? (Я думаю, что это d-белок и его аналог l-белка)

Это не зеркальные отражения, это совершенно другие молекулы. Они не являются хиральными аналогами (L и D). Как правило, они не складываются в ту же структуру, что и группы CO и N в основной цепи, см. больше на reddit . Однако это тема исследования, и были обнаружены некоторые обратимые последовательности, см. Zhang2016 и Mittl2000 .

На более глубоком уровне заявление исследователя о том, что направление синтеза (и, следовательно, синтез в целом) не имеет значения, не является четким. Для сконструированных белков это может быть правдой, но они маленькие и гиперстабильные. Для более крупных белков и белковых комплексов большую роль играет кинетика, и шапероны могут использоваться для защиты растущей цепи, когда она отрывается от рибосомы. См., например, обсуждение у Sorokina2018 и Deane2007 .

Подозреваю, что автор имел в виду немного другое. Дело не только в том, что не имеет значения, синтезируется ли белок с N- или С-конца, для конечного результата фолдинга также не важно, чтобы синтез был постепенным.

При конструировании белков de novo они моделируют сворачивание на компьютере. В эти модели не входит постепенное добавление аминокислотных остатков к белку, расчеты производятся на всей последовательности сразу. Тем не менее, когда сконструированные белки синтезируются на рибосомах, они укладываются правильно. Таким образом, тот факт, что белки строятся шаг за шагом, не должен сильно влиять на то, как они складываются. Пока существует состояние с достаточно низкой свободной энергией, оно будет достигнуто.

Кроме того, N-ser-gly-ala-glu-pro-asp-Cи N-asp-pro-glu-ala-gly-ser-Cне являются точно зеркальными отражениями друг друга. У них просто поменялись местами концевые амино и карбоксильные группы. Я предполагаю, что это может немного повлиять на фолд.

В дополнение к уже сказанному хочу упомянуть еще кое-что более тонкое. То, что другие люди прокомментировали здесь, касается старой «догмы» из-за Кристиана Анфинсена , который постулирует, что все, что имеет значение, — это последовательность аминокислот + микроокружение (рН, температура и т. д.).

Однако я думаю, что вы можете спутать два других слоя биохимической сложности. Во-первых, L-аминокислоты против D-аминокислот. Если бы все механизмы белкового синтеза (включая рибосомы и информационную РНК!) были идеально зеркальными (т. е. D-аминокислоты и L-сахара и соответствующая последовательность РНК), а все остальное было бы таким же, то сворачивание было бы ожидаемым . быть тем же самым (хотя на практике это новая область молекулярной инженерии , которая не настолько развита). На самом деле неясно, почему у нас есть особая хиральная форма сахаров и аминокислот, и это может быть случайностью эволюции.

Второй момент, который может вызвать затруднения в вашем вопросе, — это порядок, в котором определенная аминокислота добавляется к вновь синтезированному белку . Несмотря на то, что предыдущие ответы, кажется, отвергают это как неважное; на самом деле это очень важно . Аминокислоты в начале белковой цепи сворачиваются , как только выходят из рибосомы . Таким образом, это довольно важный процесс, так как белки не просто «ожидают» полного синтеза, чтобы начать фолдинг: они постоянно взаимодействуют с окружающей средой (включая шапероны!), поэтому фолдинг зависит также от порядка синтез .

Цитата заключается в том, что структура белка обычно управляется термодинамически, а не кинетически. Структуры были бы другими, если бы вы взяли зеркальное отображение последовательности, которую вы показали, поскольку аминокислоты на n- и c-концах различны, как и ориентация всех других аминокислот. Однако, если бы рибосома могла транслироваться в направлении с-на-n-конца, а не n-на-с-конца, тогда структура образующегося белка была бы такой же, как и цитата. Это связано с тем, что, как я уже сказал, сворачивание белка обычно происходит под действием термодинамики, хотя некоторые аминокислоты первыми выходят из рибосомы и образуют структуру (кинетическую структуру, поскольку эти аминокислоты появились первыми), формируется структура с наименьшей свободной энергией.