结构生物学7[课件].pptx

1、l二级结构的定义l二级结构的类型l二级结构与Ramachandran图l二级结构的可变性l二级结构是多肽链骨架（主链）的局部空间结构，不涉及侧链的构象及整个肽链的空间排列。n二级结构是局部肽段的构象n二级结构是由氢键维系的n二级结构是完整肽链构象的结构单元，也称构象单元l规则的二级结构na螺旋nb折叠l部分规则的二级结构nb转角nW 环形l无规卷曲 l基本结构参数l螺旋偶极矩l两亲性螺旋l倾向于形成a螺旋的氨基酸l310螺旋和p螺旋l构象角：(,)(-57,-47)l3.6残基/圈，5.4/圈l第n个残基的C=O与第n+4个残基的N-H形成氢键，O之间的距离为2.86；lN端的前4个残基的NH

2、和C端的最后4个残基的C=O不能形成氢键，因此在肽链的N端和C端不易形成a螺旋l一个氢键闭合环之间包含13个原子，故a螺旋又称3.613螺旋l主链形成中心圆柱，R基团向外伸出；螺旋中心没有空腔，具有原子密堆积结构l长度可变：440个残基都有发现，平均长度约10个残基，相当于15长l肽单位中C=O和N-H都具有极性，使每个肽单位产生一个偶极矩la螺旋中所有氢键都是同样的取向沿着螺旋轴，每个肽单位的偶极矩叠加，使a螺旋变成一个巨大的偶极，N端带部分正电荷，C端带部分负电荷l这一偶极矩的量级相当于在螺旋的每一端产生0.50.7单位电荷l由于偶极效应，带负电的配体（如磷酸根离子）常常结合到a螺旋的N端

3、；但很少发现带正电的配体结合到a螺旋的C端l螺旋一侧主要分布亲水残基，另一侧主要集中疏水残基，从而具有两亲性（amphipathicity）l疏水残基和亲水残基按螺旋旋转周期规律地相间排布l球蛋白中，两亲性螺旋常常以其疏水面相互聚合，形成特定的超二级结构；膜蛋白中，两亲螺旋的疏水面与膜相互作用，有利于膜蛋白在膜中的整合，螺旋的亲水面则能形成极性的环境通道。l倾向于形成a螺旋的氨基酸：A,E,L,Ml不利于a螺旋形成的氨基酸：P,G,N,Y,ClP的出现常常导致螺旋的终止l310螺旋n(,)=(-49,-26)n3个残基/圈n一个氢键闭合环中包括10个原子n螺旋过于紧密，因而有张力n一般存在于肽

4、链的N端或C端，或者a螺旋的最后一圈lp螺旋(4.415)n(,)=(-57,-70)n4.4个残基/圈n一个氢键闭合环中包括15个原子n螺旋中心出现空腔，过于松散，能量上不稳定n天然蛋白质中还没有真正发现过这种螺旋lb折叠链l反平行b片层l平行b片层l混合型b片层lb片层的扭曲l倾向于形成b折叠的残基lb折叠链可以看成是一种特殊的螺旋：拉伸了的a螺旋，2个残基/每圈，3.23.4/每个残基。多肽链具有几乎完全伸展的构象lb折叠链的主链内部不形成氢键，因此单股的b折叠链是不稳定的l每个b折叠的平均长度约20，一般包含510个残基l两股或多股b折叠链之间以主链氢键相连，构成b片层（b-sheet

5、），这些b折叠链在空间上相互靠近，在序列上可能相距很远甚至来自不同的多肽链lb片层是一种褶皱的结构，以a碳原子为支点上下折叠，侧链的取向上下交替l相邻两条b链具有相反的走向l(,)=(-139,+135)；3.4/残基l氢键对间隔宽窄交替l疏水侧链通常分布在片层的一侧l相邻两条b链走向相同l(,)=(-119,+113)；3.2/残基l氢键对间隔均匀，与b链成一定角度l疏水侧链通常分布在片层的两侧134251 3245l强烈倾向于形成b折叠的氨基酸：V,I,Yl十分不利于形成b折叠的氨基酸：El主链具有周期性重复的构象la螺旋和b片层中都存在较多的氢键，因而具有较强的刚性la螺旋的刚性比b片层

6、更强一些l由4个连续的残基构成l第一个残基的C=O与第四个残基的N-H形成氢键l大多数b转角出现在分子表面I型II型l11种不同类型的b转角中与中心两个残基有关的两面角的参数b转角类型 -60-30-90 0(它们中间肽键的 C=O 60 30 90 0 和的侧基反向）-60 120 80 0(这类b转角的残基 60-120-80 0 一定是甘氨酸)-60-30-60-30(这类b转角相当于 60 30 60 30 310螺旋的第一圈)这 4 个两面角中至少有 2 个和上述值相差 40 -80 80 80-80 80-80-80 80 残基为顺式脯氨酸 -60,-60,60 lII型b转角中，

7、第3个残基必须为GlylPro经常出现在第2个残基处l很多b转角的第3个残基出现Asp,Asn,或Gly l糖基化和磷酸化等翻译后加工通常发生在b转角或其附近lb转角在进化中的保守性比氨基酸序列的保守性强lg转角n由3个残基构成，第1个残基和第3个残基形成氢键lp转角n由6个残基构成，第1个和第6个残基形成氢键np转角经常出现在a螺旋C端的最外圈l结构特征n外形和希腊字母“W”相似n由616个残基构成，最常见的为 68个n构成W环形的首尾两个残基间的距离小于10，最常见的距离是5 5.5。n肽链柔性比转角大，很难分类l非周期性的主链结构l形成氢键数目较少，肽链具有较大的柔性l相对于以上4种二级

8、结构而言，是无规则的l肽链具有更大的柔性l仍然是有序的结构l规则的二级结构作为蛋白质三级结构的结构单元，部分规则的和无规卷曲的二级结构将这些结构单元连接和组合起来l功能上，规则的二级结构是维持蛋白质三级结构的“脚手架”，直接和蛋白质生物活性有关的大多数是由转角和W环形构成l影响蛋白质二级结构改变的因素npH poly-Lys：pH11.0，a螺旋；中性pH，无规卷曲n温度 poly-Lys：碱性pH(11.8)，4，a螺旋；5，b折叠。n溶剂 伴刀豆球蛋白A：在水溶液中a螺旋含量仅%，但在70%氯乙醇中可升高至55%，l两可肽 n一些又可能形成a螺旋和b折叠两种不同形式二级结构的肽段被称为两可肽。n例：丙糖磷酸异构酶 灰色链霉菌蛋白水解酶AVAHAL a螺旋 b折叠 脊椎血红蛋白 核糖核酸酶VNTFN a螺旋 b折叠n两可肽的形成原因l邻近的残基不同l远程肽段的影响，肽段所处的分子环境的差异l朊病毒