Myoglobin Fehérje-szerkezetek! MGLSDGEWQLVLNVWGKVEADIPGGQEVLIRLFK GPETLEKFDKFKLKSEDEMKASE DLKKGATVLTALGGILKKKGEAEIKPLAQSA TKKIPVKYLEFISECIIQVLQSK PGDFGADAQGAMNKALELFRKDMASNYKELGFQG Fuxreiter Mónika! Debreceni Egyetem, rvos- és Egeszségtudományi Centrum! Biokémiai és Molekuláris Biológiai Intézet! Mastermind Mastermind MVLPTCPMAEFALPRSAVMERLRRRIELCRRSTCEARYEAVSPERLELERQTFAL QRCIQAKAKRAGKRQPPAATAPAPAAPAPRLDAADGPEGRPATLDTVKRNLDSATS PQNGDQQNGYGDLFPGKKTRREAPLGVAISSNGLPPASPLGQSDKPSGADALQSSGKS LGLDSLNKKRLADSSLLNGGSNPSESFPLSLNKELKQEPVEDLPCMITGTVGSISQSNL MPDLNLNEQEWKELIEELNRSVPDEDMKDLFNEDFEEKKDPESSGSATQTPLAQDINIKT EFSPAAFEQEQLGSPQVRAGSAGQTFLGPSSAPVSTDSPSLGGSQTLFTSGQPRADNPS PNLMPASAQAQNAQRALAGVVLPSQGPGGASELSSAQLQQIAAKQKREQMLQNPQQATP APAPGQMSTWQQTGPSSSLDVPYPMEKPASPSSYKQDFTNSKLLMMPSVNKSSPRPGGP YLQPSVNLLSQPPSNLNQNSANNQGSVLDYGNTKPLSYKADCGQGSPGSGQSKPALM AYLPQQLSISEQNSLFLMKPKPGNMPFRSLVPPGQEQNPSSVPVQAQATSVGTQPPAV SVASSNSSPYLSSQQQAAVMKQQLLLDQQKQREQQQKLQQQQFLQRQQLLAEQEKQ QFQRLTRPPPQYQDPTQGSFPQQVGQFTGSSAAVPGMNTLGPSNSSCPRVFPQAGNLMP MGPGASVSSLPTNSGQQDRGVAQFPGSQNMPQSSLYGMASGITQIVAQPPPQATNGA IPRQTNVGQNTSVSAAYGQNSLGSSGLSQQNKGTLNPGLTKPPVPRVSPAMGGQNSSWQ QGMPNLSGQTPGNSNVSPFTAASSFMQQQALKMSSPQFSQAVPNRPMAPMSSAAAVG SLLPPVSAQQRTSAPAPAPPPTAPQQGLPGLSPAGPELGAFSQSPASQMGGRAGLCTQA YPVRTAGQELPFAYSGQPGGSGLSSVAGTDLIDSLLKNRTSEEWMSDLDDLLGSQ Wilson & Kovall Cell (2006) Klasszikus szerkezet-funkció paradigma szekvencia funkció A fehérjék szerkezeti hierarchiája szerkezet! 1
Elsődleges szerkezet primer szerkezet - 19 amino, 1 iminosav idrofób, poláros, töltött Elsődleges szerkezet primer szerkezet - 19 amino, 1 iminosav idrofób poláros töltött A,L,V,I,F,W Y S,T,Q,N, D,E,K,R p53 Speciális Speciális Speciális P (hélixtörő) C (kovalens link) G (nincs oldallánc) idrofóbicitási profilok Másodlagos szerkezet lokális (rendezett) szerkezetek β-szál, lemez! különböző skálák! pl. Kyte-Doolittle transzmembrán hélixek predikciója! fehérjén belüli topológia (kívül-belül)! α-helix! Másodlagos szerkezet lokális (rendezett) szerkezetek Fehérjék szerkezetének hierarchiája másodlagos szerkezet torziós szögek,! -kötés mintázat! főlánc szerint! turn! α-helix! Radhakrisnan Cell (1997) 2
Feltekeredési tölcsér! armadlagos szerkezet atomok kitüntetett térbeli elrendeződése Nemcsak a másodlagos! másodlagos elemekre vonatkozik! szabályos kötés-mintázat! -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! Építsünk fehérjét lépésenként R C oldallánc CRN-szabály főlánc Peptidkötés: merev szerkezet Transz peptid kötés Ψ N φ C=, N- Delokalizált elektronpár: merev szerkezet dipólusok, polaritás stabilabb Cisz peptid kötés Polipeptid lánc Planáris peptidkötés R 2 N N α α α R1 R3 ritkábban 4
Polipeptid lánc geometriájának jellemzése R ϕ C N C N α α C α R R ϕ : C-N-C α -C N-C α Ramachandran-térkép β-lemez φ, Ψ torziós szögek eloszlása R ψ C N C N α α C α R R R C α N C α ω N C α R R ψ : N-C α -C-N C α -C() ω (omega): C α -C-N-C α α-hélix nem G G Mi engedélyezett? α-hélix - ϕ = -60 ± 30 - Ψ = -50 ± 30-3,6 alegység/fordulat - hossz: 5-40 aminosav - -kötések: az n peptidkötés C= része és az n+4 peptidkötés N része között - az oldalláncok kifelé néznek hidrofil v amfipatikus 5.4 Å 3 10 hélix és a többiek Szuper másodlagos szerkezetek β-szál Kendrew, 1957 myoglobin 5
parallel β-redő antiparallel β-redő 4.6 Å - ϕ = -140 ± 30 4.6 Å - Ψ = 140 ± 30 - legalább 5-10 aminosav hidrofób - -kötések a láncok között vannak - az oldalláncok a lemez síkja alatt/felett helyezkednek el Eisenberg Nature (2005) amiloid képződés (irreverzibilis aggregátumok, Parkinson kór, Alzheimer kór) Nem szabályos másodlagos szerkezeti elemek urkok (turn, coil) urkok! pl. β szálak összekapcsolódásánál VCBP3 4-14 AA között α1a adrenerg receptor et" összekötő szakaszok, hurkok - A fehérjék fontos másodlagos szerkezeti elemei, nem mutatnak periodikus rendezettséget, mint az α-hélixek vagy a β-szerkezetek.! - et kötnek össze.! - Különböző hosszúságúak és alakúak lehetnek.! armadlagos szerkezet - 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 Mi a globuláris fehérje? idrofób mag! idrofil felszín Globuláris - vízoldható A fehérjeszerkezet feltekeredésének problémája hidrofób mag,! hidrofil felszín E Levinthal paradoxon: ogyan találja meg a fehérje a natív! szerkezetet a csillagászati számú! konformáció közül rövid (ms-min)! idő alatt?! 100 aminosav 10 49 konformáció 10-11 s / konformációváltozás 10 29 év kell a natív szerkezethez Globuláris fehérjék feltekeredése: másodlagos szerkezetek először Milyen fehérjék vannak még? hidrofób kölcsönhatások először 7
Membránfehérjék Rendezetlen fehérjék sok szerkezet Konzervált szerkezeti/funkcionális egységek: domének W2 8