Protein- og polypeptidstruktur

Det er fire nivåer av struktur funnet i polypeptider og proteiner. Den primære strukturen til et polypeptidprotein bestemmer dets sekundære, tertiære og kvartære strukturer.

Den primære strukturen til polypeptider og proteiner er sekvensen av aminosyrer i polypeptidkjeden med henvisning til lokaliseringene av eventuelle disulfidbindinger. Den primære strukturen kan tenkes å være en fullstendig beskrivelse av alle kovalent binding i en polypeptidkjede eller protein.

Den vanligste måten å betegne en primær struktur på er å skrive aminosyresekvensen ved å bruke de vanlige forkortelser med tre bokstaver for aminosyrene. For eksempel er gly-gly-ser-ala den primære strukturen for et polypeptid sammensatt av glysin, glycin, serin, og alanine, i den rekkefølgen, fra den N-terminale aminosyren (glysin) til den C-terminale aminosyren (alanin).

Sekundær struktur er den ordnede arrangement eller konformasjon av aminosyrer i lokaliserte regioner av et polypeptid eller proteinmolekyl. Hydrogenbinding spiller en viktig rolle i stabiliseringen av disse foldemønstrene. De to viktigste sekundære strukturer er alfa-heliksen og det anti-parallelle beta-plisserte arket. Det er andre periodiske konformasjoner, men α-helix og ß-plissert ark er de mest stabile. Et enkelt polypeptid eller protein kan inneholde flere sekundære strukturer.

En α-helix er en høyrehendt eller med klokken spiral der hver peptidbinding er i trans konformasjon og er plan. Amingruppen for hver peptidbinding løper generelt oppover og parallelt med aksen til helixen; karbonylgruppen peker generelt nedover.

Det ß-plisserte arket består av utvidede polypeptidkjeder med nabokjeder som strekker seg anti-parallell med hverandre. Som med a-heliksen, er hver peptidbinding trans og plan. Amin- og karbonylgruppene av peptidbindinger peker mot hverandre og i samme plan, slik at hydrogenbinding kan oppstå mellom tilstøtende polypeptidkjeder.

Spiralen stabiliseres ved hydrogenbinding mellom amin og karbonyl grupper av samme polypeptidkjede. Den plisserte arket stabiliseres av hydrogenbindinger mellom amingruppene i en kjede og karbonylgruppene i en tilstøtende kjede.

Den tertiære strukturen til et polypeptid eller protein er den tredimensjonale anordningen av atomene i en enkelt polypeptidkjede. For et polypeptid som består av et enkelt konformasjonsfoldingsmønster (f.eks. Bare en alfa-helix), kan den sekundære og tertiære strukturen være den samme. For et protein sammensatt av et enkelt polypeptidmolekyl er tertiær struktur det høyeste nivå av struktur som oppnås.

Tertiær struktur opprettholdes i stor grad av disulfidbindinger. Disulfidbindinger dannes mellom sidekjedene til cystein ved oksidasjon av to tiolgrupper (SH) for å danne en disulfidbinding (S-S), også noen ganger kalt en disulfidbro.

Kvaternær struktur brukes til å beskrive proteiner sammensatt av flere underenheter (flere polypeptidmolekyler, hver kalt en 'monomer'). De fleste proteiner med en molekylvekt over 50 000 består av to eller flere ikke-kovalent bundne monomerer. Arrangementet av monomerene i det tredimensjonale proteinet er den kvartære strukturen. Det vanligste eksemplet som brukes for å illustrere kvartærstruktur er hemoglobin protein. Hemoglobins kvartære struktur er pakken med dens monomere underenheter. Hemoglobin er sammensatt av fire monomerer. Det er to a-kjeder, hver med 141 aminosyrer, og to p-kjeder, hver med 146 aminosyrer. Fordi det er to forskjellige underenheter, viser hemoglobin heteroquaternary struktur. Hvis alle monomerene i et protein er identiske, er det homo-kvartær struktur.

Hydrofobisk interaksjon er den viktigste stabiliserende kraften for underenheter i kvartærstruktur. Når en enkelt monomer brettes inn i en tredimensjonal form for å utsette de polare sidekjedene for en vandig miljøet og for å skjerme de ikke-polare sidekjedene, er det fortsatt noen hydrofobe seksjoner på den utsatte flate. To eller flere monomerer vil samles slik at deres eksponerte hydrofobe seksjoner er i kontakt.

Vil du ha mer informasjon om aminosyrer og proteiner? Her er noen ekstra ressurser på nettet aminosyrer og kiralitet av aminosyrer. I tillegg til generelle kjemitekster, kan informasjon om proteinstruktur finnes i tekster for biokjemi, organisk kjemi, generell biologi, genetikk og molekylærbiologi. Biologetekstene inneholder vanligvis informasjon om prosessene for transkripsjon og translasjon, gjennom hvilken den genetiske koden til en organisme brukes til å produsere proteiner.