9. Előadás. Peptidek,fehérjék

Hasonló dokumentumok
9. Előadás. Fehérjék


H 2 N CH COOH - H 2 O + + H 2 N CH CO HN CH COOH Q NH CH C NH 2 CH C OQ 2 -HX NH CH COOQ 2 NH CH COOH

Több oxigéntartalmú funkciós csoportot tartalmazó vegyületek

A fehérjék hierarchikus szerkezete

9. Szilárdfázisú szintézisek. oligopeptidek, oligonukleotidok

MEDICINÁLIS ALAPISMERETEK AZ ÉLŐ SZERVEZETEK KÉMIAI ÉPÍTŐKÖVEI AZ AMINOSAVAK ÉS FEHÉRJÉK 1. kulcsszó cím: Aminosavak

Aminosavak általános képlete NH 2. Csoportosítás: R oldallánc szerkezete alapján: Semleges. Esszenciális aminosavak

A fehérjék hierarchikus szerkezete

3. Sejtalkotó molekulák III.

A sejtek élete. 5. Robotoló törpék és óriások Az aminosavak és fehérjék R C NH 2. C COOH 5.1. A fehérjeépítőaminosavak általános

4. FEHÉRJÉK. 2. Vázanyagok. Az izmok alkotórésze (pl.: a miozin). Inak, izületek, csontok szerves komponensei, az ún. vázfehérjék (szkleroproteinek).

9. Szilárdfázisú szintézisek. oligopeptidek, oligonukleotidok

3. Sejtalkotó molekulák III. Fehérjék, enzimműködés, fehérjeszintézis (transzkripció, transzláció, poszt szintetikus módosítások)

A fehérjék szerkezete és az azt meghatározó kölcsönhatások

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

Peptidek (savamidok) szintézise. feladat: a szintéziskor elvben csak egy mól vizet kell elvonni peptidkötésenként, ám az ördög a részletekben rejlik.

Bioinformatika előad

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

A fehérjék harmadlagos vagy térszerkezete. Még a globuláris fehérjék térszerkezete is sokféle lehet.

A fehérjék hierarchikus szerkezete. Szerkezeti hierarchia. A fehérjék építőkövei az aminosavak. Fehérjék felosztása

A bórsavtól a lipofil karboránt tartalmazó peptidomimetikumokig

3. A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

Fehérjeszerkezet, és tekeredés. Futó Kinga

Hemoglobin - myoglobin. Konzultációs e-tananyag Szikla Károly

CH 2 =CH-CH 2 -S-S-CH 2 -CH=CH 2

ALKOHOLOK ÉS SZÁRMAZÉKAIK

Név: Pontszám: 1. feladat (3 pont) Írjon példát olyan aminosav-párokra, amelyek részt vehetnek a következő kölcsönhatásokban

SZERVES KÉMIAI REAKCIÓEGYENLETEK

Oligo- és polipeptidek:

Aminosavak, peptidek, fehérjék

Az élő anyag szerkezeti egységei: víz, nukleinsavak, fehérjék. elrendeződés, rend, rendszer, periodikus ismétlődés

Fehérjeszerkezet, és tekeredés

Nitrogéntartalmú szerves vegyületek. 6. előadás

Szénhidrogének III: Alkinok. 3. előadás

Aminosavak, peptidek, fehérjék. Szerkezet, előállítás, kémiai tulajdonság

1. változat. 4. Jelöld meg azt az oxidot, melynek megfelelője a vas(iii)-hidroxid! A FeO; Б Fe 2 O 3 ; В OF 2 ; Г Fe 3 O 4.

Fehérjék elválasztására alkalmazható mikrofludikai rendszerek Bioanalyzer, LabChip rendszerek. A készülékek működési elve, felépítésük, alkalmazásuk.

INFORMATIKA EMELT SZINT%

1. Tömegszámváltozás nélkül milyen részecskéket bocsáthatnak ki magukból a bomlékony atommagok?

A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

Élelmiszer-fehérjék átalakulása a feldolgozás és tárolás során

FEHÉRJÉK A MÁGNESEKBEN. Bodor Andrea ELTE, Szerkezeti Kémiai és Biológiai Laboratórium. Alkímia Ma, Budapest,

Szerkesztette: Vizkievicz András

Az aminosav anyagcsere orvosi vonatkozásai Csősz Éva

Az enzimek katalitikus aktivitású fehérjék. Jellemzőik: bonyolult szerkezet, nagy molekulatömeg, kolloidális sajátságok, alakváltozás, polaritás.

Aromás: 1, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 13, (14) Az azulén (14) szemiaromás rendszert alkot, mindkét választ (aromás, nem aromás) elfogadtuk.

3. változat. 2. Melyik megállapítás helyes: Az egyik gáz másikhoz viszonyított sűrűsége nem más,

BIOGÉN ELEMEK MÁSODLAGOS BIOGÉN ELEMEK (> 0,005 %)

Részletes tematika: I. Félév: 1. Hét (4 óra): 2. hét (4 óra): 3. hét (4 óra): 4. hét (4 óra):

4. változat. 2. Jelöld meg azt a részecskét, amely megőrzi az anyag összes kémiai tulajdonságait! A molekula; Б atom; В gyök; Г ion.

Atomszerkezet. Atommag protonok, neutronok + elektronok. atompályák, alhéjak, héjak, atomtörzs ---- vegyérték elektronok

CHO CH 2 H 2 H HO H H O H OH OH OH H

Atomszerkezet. Atommag protonok, neutronok + elektronok. atompályák, alhéjak, héjak, atomtörzs ---- vegyérték elektronok

MEDICINÁLIS ALAPISMERETEK BIOKÉMIA AZ AMINOSAVAK ANYAGCSERÉJE 1. kulcsszó cím: Az aminosavak szerepe a szervezetben

Kutatási programunk fő célkitűzése, az 2 -plazmin inhibitornak ( 2. PI) és az aktivált. XIII-as faktor (FXIIIa) közötti interakció felderítése az 2

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

Oligo- és polipeptidek:

Transzláció. Szintetikus folyamatok Energiájának 90%-a

TAKARMÁNYOZÁSTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Szilárd fázisú peptidszintézis polisztirol-divinilbenzol gyantán

Peptid- és fehérjék másodlagos-, harmadlagos- és negyedleges szerkezete

ПРОГРАМА ВСТУПНОГО ВИПРОБУВАННЯ З ХІМІЇ Для вступників на ІІ курс навчання за освітньо-кваліфікаційним рівнем «бакалавр»

KARBONSAV-SZÁRMAZÉKOK

1. feladat (3 pont) Írjon példát olyan aminosav-párokra, amelyek részt vehetnek a következő kölcsönhatásokban

TRIPSZIN TISZTÍTÁSA AFFINITÁS KROMATOGRÁFIA SEGÍTSÉGÉVEL

HŐ (q) és MUNKA (w): energia átmenet közben a rendszer és környezete között. A különböző energiafajták átalakulásukkor végső soron termikus energiává

R nem hidrogén, hanem pl. alkilcsoport

1. feladat. Versenyző rajtszáma: Mely vegyületek aromásak az alábbiak közül?

ZÁRÓJELENTÉS. OAc. COOMe. N Br

A Ca 2+ szerepe a tormaperoxidáz enzim aktív szerkezetében. Szigeti Krisztián

Alzheimer-kór diagnosztikájára alkalmas β-amiloid epitóp peptidet tartalmazó konjugátumok szintézise

SZAK: KÉMIA Általános és szervetlen kémia 1. A periódusos rendszer 14. csoportja. a) Írják le a csoport nemfémes elemeinek az elektronkonfigurációit

A tejfehérje és a fehérjeellátás

Citrátkör, terminális oxidáció, oxidatív foszforiláció

Szerves Kémia II. Dr. Patonay Tamás egyetemi tanár E 405 Tel:

Sillabusz orvosi kémia szemináriumokhoz 1. Kémiai kötések

HALOGÉNEZETT SZÉNHIDROGÉNEK

Szerves kémia Fontosabb vegyülettípusok

Detektorok tulajdonságai

Az AS nitrogénjének eltávolítása

Bioinformatika 2 6. előadás

Bevezetés. Szénvegyületek kémiája Organogén elemek (C, H, O, N) Életerő (vis vitalis)

Versenyző rajtszáma: 1. feladat

KARBONSAVAK. A) Nyílt láncú telített monokarbonsavak (zsírsavak) O OH. karboxilcsoport. Példák. pl. metánsav, etánsav, propánsav...

Kötések kialakítása - oktett elmélet

Korszerű tömegspektrometria a. Szabó Pál MTA Kémiai Kutatóközpont

Minőségi kémiai analízis

Aminosavak és aminok meghatározása biológiai és természetes mintákban, HPLC eljárással

AMINOSAVAK, PEPTIDEK, FEHÉRJÉK

Gyógyszerrezisztenciát okozó fehérjék vizsgálata

R nem hidrogén, hanem pl. alkilcsoport

Kémiai kötések és kristályrácsok ISMÉTLÉS, GYAKORLÁS

Peptidekkel a sejtekbe: peptidek mint transzport molekulák

Aminosavak, peptidek, fehérjék

Az enzimműködés termodinamikai és szerkezeti alapjai

Tartalmi követelmények kémia tantárgyból az érettségin K Ö Z É P S Z I N T

Javító vizsga követelményei kémia tantárgyból augusztus osztály

Mez Gábor. Peptidkémia

Átírás:

9. Előadás Peptidek,fehérjék

Előzmények Peptidkémia Analitikai kémia Protein kémia 1901 E. Fischer : Gly-Gly 1932 Max Bergman és Leonidas Zervas : Benziloxi-karbonil csoport 1963 B. Merrifield : Szilárd fázisú peptid szintézis 1988 Á. Furka : Kombinatorkus peptid szintézis 1923 Fritz Pregl : Mikroanalitika 1969 Cs. Horváth: Analitika/preparativ HPLC Elektroforézis öntgen (X-ray) krisztallográfia NM Tömeg spektrometria 1945 F. Sanger : Sanger reagens (N-treminális) 1948 W.Stein és S. Moore : Aminosav összetétel (ninhidrin) 1950 P. Edman : Protein szekvenálás 1952 F. Sanger : Inzulin primer szerkezete 1962 M. Perutz, A. Kendrew Mioglobin térszerkezet

A peptid kötés: amid kötés (E. Fischer, 1902) Emil Fischer 1852-1919 John B. Fenn Nobel dij, 2002 N-terminális C-terminális Dipeptid: 2 ligopeptid : 2-15 Polipeptid: >15 Az aminosavakat összekapcsoló kötés a fehérjékben: karbonsav amid kötés. E. Fischer, Chem. Z. 26: 939 (1902) (peptid: a görög πεπτίδια, emészthető ) Nobel dij (1902) "in recognition of the extraordinary services he has rendered by his work on sugar and purine syntheses".

Peptid szintézis: a probléma H 2 N - CH - CH + H 2 N - CH - CH - H 2 H 2 N - CH - C - NH - CH - CH + H 2 N - CH - C - NH - CH - CH + H 2 N - CH - C - NH - CH - CH + H 2 N - CH - C - NH - CH - CH Keverék, alacsony konverzió, oldalláncok

Megoldás A koncepció: védőcsoportok és aktiválás Q 1 - NH - CH - C X + H 2 N - CH CQ 2 - HX Q 1 - NH - CH - C - NH - CH CQ 2 H - NH - CH - C - NH - CH CH Egyféle termék, magas konverzió Követelmények 1. Védőcsoportok - egyszerű beépítés, egyszerű eltávolítás 2. Hatékony aktiválás, kapcsolási reakció

Négy lépés 4.1. Védett (N-, C- és oldallánc) aminosavszármazékok H 2 N CH CH H 2 N CH CH ' Q HN CH CH H 2 N CH CQ vagy H 2 N CH C ' ' 4.2. A C-terminálison aktivált aminosavszármazék szintézise Q HN CH C X 4.3. Kapcsolás Q HN CH C HN CH CQ vagy ' Q HN CH C HN CH C ' 4.4. Védőcsoportok eltávolítása H 2 N CH C HN CH CH '

1. Védőcsoportok All modern work in Peptide synthesis employs the following approach: the amino group of one amino acid is first stabilized by the introduction of a protecting group, the carboxy group is modified so that it is capable of coupling, and finally the group is removed to produce the finished peptide. The difficulty lies in finding a suitable group, which can be removed so gently that the peptide is not significantly attacked. Bergman, M., Zervas, L.: Berichte Chem. 65, 1192 (1932) Követelmények 1. Könnyű és hatékony beépülés. 2. A peptidkötés érintetlensége a beépítés/eltávolítás alatt. 3. Több mint egyféle eltávolítási lehetőség. 4. Nincs racemizáció. 5. A melléktermékek egyszerű és könnyű eltávolítása. 6. A reakciók szobahőmérsékleten menjenek végbe. Csoportosítás 1. N a - védőcsoport 2. C a - védőcsoport 3. ldallánc védőcsoport

1. Benziloxi-karbonil (Z) N a -amino csoport védelme Bergman, M., Zervas, L. : Berichte Chem. 65,1192 (1932) Beépítés CH 2 C Benziloxikarbonil klorid Cl + H 2 N CH CH -HCl C H 2 C H N C H C H Benziloxikarbonil aminosav Eltávolítás bázis sav H 2 /kat HBr Lewis sav (Me 3 SiI) CH 2 H CH 2 Br CH 2 I + C 2 C 2 C 2 + + + H 2 N CH CH

2. t-butiloxi-karbonil (Boc) Carpino, L.A. et al. JACS (1957) Beépítés C H 3 C H 3 C C N 3 + H 2 N CH CH C H 3 terc-butiloxikarbonil azid C H 3 C H 3 C C H N C H C H + H N 3 Eltávolítás C H 3 terc-butiloxikarbonil aminosav H 2 /kat TFA bázis C 2 + H 3 C H 3 C C CH 2 + H 2 N CH CH 3. 9-Fluorenilmetoxi-karbonil Carpino, L.A. et al. JACS 92, 5748 (1970) Beépítés H CH 2 C Cl + H 2 N CH CH -HCl ' H Eltávolítás C H 2 C H N C H C H ' H 2 /kat bázis (20% piperidin/dmf) részleges sav + + CH 2 H 2 N CH CH C 2 '

Észter kötés kialakítása Karboxi védelem Beépítés H C H 2 - H 2 H 2 N CH CH + Cl C H 2 -HCl H 2 N C H 2 C C H 2 Eltávolítás H 2 /kat. sav (HF) bázis (pl. NH 3 ) H 2 N CH CH + H C H 2 toluol H 2 N CH CH + F C H 2 H 2 N CH CH + H C H 2 benzil alkohol

ldallánc védelem -H védőcsoport (Ser, Thr, Tyr) CH 2 H 3 C CH 3 CH 3 -SH védőcsoport (Cys) Benzil(éter) (Bzl) terc-butil (éter) (t-bu) Imidazol védőcsoport (His) Tritil (Trt) HN CH C CH 2 H 3 C p N t NH 4-Metiltritil (Mtt) Guanidino védőcsoport (Arg) CH 3 S 2 4-Toluolszulfonil (Tos)

2. A C-terminálison aktivált aminosavszármazék szintézise A karbonsav származékok aktivitása > C Cl > C > N 3 C > > > C Aktív észterek M. Bodanszky, 1955; J. Kovacs, 1967; L. Kisfaludy, 1973 H NH 2 Származék szintézis H N 2 Cl Cl Q 1 - NH - CH - C + H Cl Q 1 - NH - CH - C H Cl F Cl F X H F F F + H 2

Aktív észter (S N ) 3. A peptidkötés kialakítása C + H 2 N ' C + H-C 6 H 5 HN ' Acil azid (nincs racemizáció) C N + H 2 N ' C HN ' + H N 3 N N acemizáció: az enantiomer átalakulása enantiomer keverékké sp 3 H -H NH C bázis +H NH C sp 2 +H L NH H C NH D H C

acemizáció Az enantiomer átalakulása enantiomer keverékké sp 3 H -H NH C bázis NH C sp 2 +H +H Mechanizmus NH H C L a: direkt enolizáció NH H C D B H NH C C X NH C C X +H NH C C H X b: oxazolon képződés* C H H a N C.. X H C B - HB C H N H C C X - HX C a H N C C - H + C.. N C H HX C N C H H + C N C X C C C * :B nélkül :N iniciálja a reakciót

A racemizáció és a kormeghatározás Halál után Halál után

Szegmens kondenzáció Szintézis stratégiák Q - NH C-X H 2 N C Q, Q - NH C-X H 2 N C - Q, Q- NH C - Q, Q - NH C - Q, észleges hasítás / aktiválás észleges hasítás Prot - NH C-X H C Q, 2 N Q - NH C Q, Hasítás H 2 N CH Lépésenkénti hosszabbítás (a C-terminálison) Q - NH C-X H 2 N C Q, Q - NH C Q, észleges hasítás / aktiválás Q - NH C-X H 2 N C Q, Q - NH C Q, etc.

A szilárd fázisú peptid szintézis főbb szempontjai A. A szilárd felszín 1. Tartalmazzon reaktív csoportokat funkcionalizálásra 2. Peptid-polimer kötés hasítható legyen 3. Stabil legyen a szintézis körülményei között 4. A peptidlánc hozzáférhető legyen az oldószer és a reagensek számára B. Védőcsoport kombinációk 1. Peptid-polimer kötés stabil legyen a szintézis alatt 2. Átmeneti védőcsoport az a-amino csoporton 3. Állandó védőcsoport az oldalláncokon 4. Hatékony hasítás. Védőcsoport kombinációk a b c a. N a - védőcsoport ( átmeneti") b. ldallánc védőcsoportok ( állandó") c. Gyanta-peptid kötés

Boc/benzil stratégia - Merrifield módszer CH 3 CH 3 C-NH CH C CH 2 P CH 3 CH 2 Erős savakra érzékeny (HF, TFMSA) Fmoc/t-butil stratégia - Sheppard módszer H C-NH CH C CH 2 CH 2 P CH 2 Bázisra érzékeny (piperidin / DMF) CH 3 CH 3 CH 3 TFA érzékeny Összegzés Functionalized polymer Solid phase peptide synthesis Fully protected peptide-resin deprotection Characterization cleavage peptide-resin enzyme digestion AAA HPLC MS Purified peptide purification Crude free peptide (control by HPLC, AAA, etc.)

Nem-peptidek Peptid Szintézis formák Multiple Keverék Párhuzamos Kombinatorikus vegyület tárak T-bag szintézis Tűhegy módszer Folt szintézis (1988) Fotolitográfia/csip Mit találhatunk a szintézis nyers termékében? Célpeptid(!) Hibás peptidek övidebbek Ac-DEFGHIK Ac-HIK Hiányosak ABCDEFHIK (minus G) ABCDFGHIK (minus E) ABCEFGHIK (minus D) ACDEFGHIK (minus B) észlegese szabad peptidek Scavengers Védőcsoport származékok Minden más..

Kombinatorikus szintézis: keverés-osztás elv Furka et al. Int. J.Pept. Prot. es. (1991) Peptid keverékek (peptid-tár, peptide library ) T- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 A D E F G H I K L M N P Q S T V W Y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 X 1 T- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 A D E F G H I K L M N P Q S T V W Y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 X 2 X 1 T - X 2 X 1 T

Kombinatorikus szintézis: párhuzamos T- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 A D E F G H I K L M N P Q S T V W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 T T T T T T T T T T T T T T T T T T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T A D E F G H I K L M N P Q S T V W Y T T T T T T T T T T T T T T T T T T T Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q T T T T T T T T T T T T T T T T T T T Y T Q T Folt (spot) peptidszintézis

Bevezetett peptid gyógyszerek Első generáció Második generáció xytocin (L) ACTH (1-24) & (1-39) (L,S) Vasopressin (L,S) Insulin (E,SS, ) Glucagon (E,S,) Calcitonins (L,S,) TH (L) Gonadorelin (L,S) Somatostatin (L,S) GHH (1-29) & (1-44) (S) CF (Human & vine) (S) Cyclosporin (F) Thymopentin (L) Thymosin Alpha-1 (S) Secretins (Human & Porcine) (E,S) Parathyroid Hormone (1-34) & (1-84)(S) Vasoactive Intestinal Polypeptide (S) Brain Natriuretic Peptide () Cholecystokinin (L) Tetragastrin (L) Pentagastrin (L) Eledoisin (L) Carbetocin (S) Terlipressin (L,S) Felypressin (L,S) Buserelin (L,S) Deslorelin (L,S) Goserelin (L) Histrelin (L) Leuprolide (L,S) Nafarelin (S) Tryptorelin (L,S) Lecirelin (S) Lanreotide (S) ctreotide (L,S) Atosiban (L) Desmopressin (L,S) Lypressin (L) rnipressin Pitressin (L) ACE Inhibitors (Enalapril, Lisinopril) (L) HIV Protease Inhibitors (L) Új generáció Abarelix (L), Cetrorelix (L) Ganirelix (L) Eptifibatide Bivalirudin (L) Copaxone (L) Techtide P-289 (S) Cubicin (F) Fuzeon (H) Ziconotide (S) Pramlintide (S) Exenatide (S) Icatibant omiplostim Degarelix Mifamurtide Ecallantide Liraglutide Tesamorelin Surfaxin Peginesatide Carfilzomib, Linaclotide L = oldatban; S = szilárd hordozón; E = extrakció; F = fermentáció; H = hibrid szintézis; = recombináns szintézis; SS = semi-szintézis.

Első generáció: az elsők Hormonok: hipofizis V. du Vigneaud (Nobel díj 1955) Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH 2 xytocin Szerkezet: 1953 du Vigneaud Szintézis: 1954 du Vigneaud Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Lys-Gly-NH 2 Vasopressin ACTH (Adrenocorticotropic hormone, corticotropin) (1-39, 1-24) H-Ser 1 -Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly- -Lys-Pro-Val-Gly-Lys-Lys-Arg-Arg-Pro-Val-Lys- -Val-Tyr-Pro-Asn-Gly-Ala-Glu-Asp-Glu-Leu-Ala- -Glu-Ala-Phe-Pro-Leu-Glu-Phe 39 -H Szintézis (1971): Bajusz, Kisfaludy, Medzihradszky

Új generáció Antibakteriális szerek: kölcsönhatás gátlók Enfuvirtide 36 aminosav, HIV fúziógátló, antivirális (kötődés a gp41 fehérjéhez) Ac-Tyr-Thr-Ser-Leu-Ile-His- Ser-Leu-Ile-Glu-Glu-Ser-Gln- Asn-Gln-Gln-Glu-Lys-Asn-Glu- Gln-Glu-Leu-Leu-Glu-Leu-Asp- Lys-Trp-Ala-Ser-Leu-Trp-Asn- Trp-Phe-NH 2 http://www.usermeds.com Daptomycin (Cubicin) Lipopeptid antibiotikum (Gram pozitiv) 13 aminosav, D-aminosav, nem természetes aminosav N-decanoyl-L-Trp-L-Asn-L-Asp-L-Thr-Gly-L-rn-L-Asp-D-Ala-L-Asp- Gly-D-Ser-threo -3-methyl-L-Glu-3-anthraniloyl-L-Ala[egr]1-lactone

Fehérjék 1. Kötéstípusok a fehérjékben 2. Fehérjék szerkezete 3. Fehérjék szerkezetének meghatározása 3.1 Izolálás, tisztítás homogén minta előállítása 3.2 Kimutatás, minőségi/mennyiségi meghatározás 3.3 Primer (elsődleges) szerkezet meghatározása - aminosavösszetétel - aminosavsorrend - N-terminális aminosav - C-terminális aminosav 3.4. Térszerkezet (3D) meghatározása - szekunder (másodlagos) - tercier (harmadlagos, szupermásodlagos) - kvaterner (negyedleges)

1. Kötéstípusok a fehérjékben Kovalens Nem kovalens Amid Diszulfid - C NH - - S S - Hidrofób, Van der Waals H-híd (inter és intra) Ionos

2. Fehérje szerkezet Primer Elsődleges (primer) Másodlagos Alfa-hélix Tercier Béta redőzött réteg Béta-kanyar Kvaterner hem csoport

3.1. Fehérje izolálás gélelektroforézis (egy- és kétdimenziós) egydimenziós kétdimenziós Salmonella thyphimurium SDS-PAGE, 200 mg protein, 3,5 x 0,8 cm Autoradigram, 2D, E. Coli proteinek, 10 mg, 14 C jelzett aminosav a táptalajban, 2,3 x 1,3 cm, exp. 825 h

Gélelektroforézis Gél készítés Mintaelőkészítés Elválasztás A komponensek kimutatása, dokumentálás Vegyület Képlet Feladat A reakció

Egydimenziós gélelektroforézis (méret szerint) HeLa sejtmag fehérjék Swiss-Prot

Kétdimenziós gélelektroforézis (HeLa sejtmag fehérjék) M t pi

3.2. Fehérjék kimutatása, mennyiségi meghatározása a) Amino csoport kimutatás b) Peptidkötés kimutatás b1) Biuret próba eagens: CuS 4 /NaH b2) Lowry-Hartree eagens: biuret + Folin-Ciocalteu-reagens (3 H 2 xp 2 5 x13 W 2 x5 Mo 3 x 10 H 2 ) l = 540-550 nm l = 720-750 nm Cu 2+ Cu 1+ NaH c) ldallánc kimutatás [Bradford reagens (trifenil-metion)] Bázikus vagy aromás aminosavat tartalmazó fehérje l = 465 nm l = 595 nm fehérje - festék

3.3. Primer szerkezet 3.3.1. Diszulfid-híd felbontása merkaptoetanol ditiotreitol C módszer = peroxi-ecetsav mellékreakció --- Met oxidáció Met - szulfon

3.3.2. Aminosav összetétel meghatározása A. Hidrolizis NH 2 -CH 2 - C Gly-Ala H 2 / 6M HCl 105 o C NH-CH-CH CH 3 NH 2 -CH 2 - glicin C + H NH 2 -CH-CH CH 3 alanin B. Elválasztás, származékképzés Ioncserés (oszlop)kromatográfia, ockefeller Intézet, 1950 Gyanta: vízben nem oldódó polimer S 3 - csoportokkal Detektálás: ninhidrin reakció, l = 570 nm

B. Származékképzés és elválasztás Származékképzés: o-ftálaldehid Elválasztás: HPLC, Detektálás: l g = 360 nm l e = 455 nm Hunkapiller et al. Science, 1984

C. Származékképzés D/L-aminosav meghatározására N2 NH * CH CNH2 2N F 1-fluor-2,4-dinitrofenil- 5-L-Ala-amid (FDAA) CH3 + * H2N CH CH Q (D,L) ph 9,0; 10 perc N2 NH * CH CNH2 N2 NH * CH CNH2 CH3 CH3 2N * NH CH CH 2N * NH CH CH Q Q D,L-származék L,L-származék HPLC elválasztás

3.3.3. Aminosav sorrend meghatározása A. N-terminális A1. Sanger reakció, Nobel díj, 1958 (inzulin) és 1980 (oligonukleotid szekvenálás F. Sanger, P. Berg, W. Gilbert) F. Sanger (1918- ) N 2 N 2 2N 4 2 F + N H 2 C H C - NaHC 3 2 N N H C H C - + HF 1-fluor-2,4-dinitro benzol N 2 N H C H C - 6 M HCl N 2 NH CH CH 2 N 2N + aminosavak 2,4-dinitrofenil fehérje 2,4-dinitrofenil aminosav l=254 nm Mellékreakció: Lys e-aminocsoportja

A2. 1-dimetilamino-naftalin-5-szulfonil klorid (Dansyl-klorid, Hartley, 1963) H3C N CH3 S Cl + C H 3 NH 2 -L-K-A-D-P-N--F-G-A-D-L-CH N * C H 3 bázis ph 7,5-8,0 S +HCl NH-L-K-A-D-P-N--F-G-A-D-L-CH * C H 3 N C H 3 6 M HCl hidrolizis S NH-Leu-CH + K, A, D, P, N,, F, G-CH (Dansyl-aminosav) * * l g =360 nm l e =480 nm Mellékreakció: Lys e-aminocsoportja

B. C-terminális NH 2 -L-K-A-D-P-N--F-G-A-D-L-CH + H 2 N - NH 2 90 o C 20-100 óra + NH 3 -L C -NH-NH 2, + NH 3 -K-C-NH-NH 2... + NH 3 -L-C - C. Edman lebontás (P. Edman, Lund, 1950) 1. lépés: eakció fenilizotiocianáttal (addició) 2. lépés: Hidrolizis 3. lépés: A feniltiohidantoin származék azonosítása

1. lépés: eakció fenilizotiocianáttal N = C = S NH 2 - CH C -... ph 8-9, 40 o C + S II NH - C - 2. lépés: Hidrolizis (H + /TFA) NH - CH C -... feniltiocarbamil származék anilinotiozolinon származék fenilhidantoin (PTH) aminosav

3. lépés: A feniltiohidantoin származék azonosítása

3.3.4. Fehérjék feldarabolása A. Kémiai hasítás a) eakció brómciánnal (BrCN), Met - Val-Gly-Ala-Met-Leu-Pro Hasítás helye Val-Gly-Ala lakton + H 2, H + NH 2 -CH-CH Leu-Pro (CH 2 ) 2 H homoszerin

b) eakció hidroxilaminnal (NH 2 - H) Asp - Gly c) eakció 2-nitro-4-tiociano - benzoesav - Cys 2 N 2 HC 4 N = C = S B. Enzimatikus hasítás Terminológia (Schechter, Berger) -S4 S3 S2 S1 S1 S2 - S3 S4 enzim - P4 P3 P2 P1 P1 P2 - P3 P4 szubsztrát - P4 P3 P2 P1 H + H- P1 P2 - P3 P4 Szerin proteázok: tripszin (Arg, Lys) P1, trombin, kimotripszin (Tyr, Trp, Phe) P1, elasztáz, kallikrein.. Cisztein proteáz: papain, actinidin... Karboxil proteáz: pepszin, katepszin D (lizoszoma), LysC (Lys) P1, GluC (Glu, Asp)... Aminoproteáz: AspN (Asp)P1... Metalloproteáz: temolizin, karboxipeptidáz A...

Primer szerkezet, aminosavsorrend - összegzés

3.4. Térszerkezet

Az amid kötés Delokalizáció, 2 elektron, 3 atom - Gyenge N bázis - Erős H-híd - észleges kettős kötés - Síkalkat - Cisz/transz izoméria Nomenklatúra

A amachandran térkép - bevezetés mega, w Pszi, y Fi, F

A amachandran térkép

Másodlagos szerkezet típusai

Helikális szerkezet 3 10 hélix, alfa a-hélix, pi p-hélix

Béta redőzőtt réteg szerkezet

Kanyar szerkezet

A amachandran térkép - összefoglalás

Szupermásodlagos szerkezetek Görög kulcs Béta kígyó Csoportosítás Alfa (a) Béta (b) csak alfa hélix csak béta réteg Alfa + béta ( a + b) hélix és réteg egymástól távol Alfa/béta (a/b) hélix és réteg egymással kölcsönhatásban

Negyedleges szerkezetek (homomerek) J. A. Marsh, S. A. Teichmann: Structure, Dynamics, Assembly, and Evolution of Protein Complexes. Ann. ev. Biochemistry 84(1), 2014 aaa

Negyedleges szerkezetek (heteromerek) J. A. Marsh, S. A. Teichmann: Structure, Dynamics, Assembly, and Evolution of Protein Complexes. Ann. ev. Biochemistry 84(1), 2014

Konformerek energiatartalma Források : kötéshossz (Ed) változatlan vegyértékszög (Eo) változatlan torziós szög (Ew) - változik Nem kötött atomok távolsága (Ew) Kötő elektronpárok kölcsönhatása (Eh) Elektrosztatikus kölcsönhatás ( Példa: DE = DEd + DEo + DEw + DEw + DEh + DEe Fehérje 100 aminosavból a) ha: 10 konformáció/as lehetséges akkor: 10 100 konformer b) ha: 2 konformáció/as lehetséges akkor: 10 30 konformer

A protemika alapjai Eredet (taxonómia) Fehérje expresszió lizis Sejtlizátum -nukleinsavak -fehérjék -lipidek -... Elválasztás (elektroforézis, UC...) Izolált fehérje Szerkezetvizsgálat (kémiai lebontás, MS.. Primer szerkezet (aminosavsorrend) Annotáció Alegységek Poszt-transzlációs Térszerkezet Lokalizáció Funkciók: fémion Kötődés, ATP kötés okonság más fehérjékhez Asszociáció betegséggel

A médium összetételének hatása az E coli fehérje összetételére Arg - Arg Farrell PH (1978)

Proteomikai munkafolyamat Minta összegyűjtése rganellumok szétválasztása Tisztítás ellenanyag segítségével 1 és 2D gélelektroforézis P-HPLC SCX HPLC (ioncserés) Fehérje gélek Fehérje(k) (pöttyök) kivágása minta Előkészítő lépések Szerkezeti vagy tömeg információk MS ESI-MS, MALDI-TF peptidek Fehérje(k) Keresés adatbázisban Fehérje azonosítás SWISS-PT TrEMBL efseq XPs Ensembl...

Nem fehérje alkotó természetes aminosavak A) H 2 N C H CH H 2 N C H 2 C H 2 C H 2 - C 2 Glu dekarboxiláz C H 2 C H 2 g-aminovajsav (GABA) HC HC Glu B) Lys/Met + C-vitamin (máj) C H 3 C H 3 N + C H 2 C H C H H 3 C H 2 Karnitin Zsiranyagcsere Mitokondrium transzport Sejtpermeabilitás HC C) Állat, ember + H2N b a CH2 CH2 CH Növény - béta-alanin C H 3 H C H 2 C C H C N H C H 2 C H 2 CH C H 3 H pantoténsav

D) H 2 N C H CH E) C H 2 S H cisztein 1. C 2 2. oxidáció (máj, B6) H 2 N C H 2 C H 2 S 3 H taurin Állat Ember epesav alkotórész Növény neurotranszmitter vérlemezke + - migrén? H 2 N C H CH (CH 2 ) 3 H N C N H 2 N H arginin argináz +H 2 H 2 N C H CH (CH 2 ) 3 N H 2 ornitin + H 2 N C H CH H 2 N C N H 2 +NH 3, + C 2 karbamid (urea) urea ciklus (máj) hagyma, fokhagyma detoxifikáció (CH 2 ) 3 H N C N H 2 citrullin (citrullus lat. görögdinnye)

F) C H 3 H N C H 2 CH szarkozin (izom) H 2 N-CN C H 3 N H 2 C N C H 2 CH N H kreatin. H 2 (N-metil-guanidino-ecetsav) op: 303 o C izom H 2 P 4 -NH - (kreatin-foszfát)