CHAPTER4 蛋白質的三級結構
一‧蛋白質的結構
1. 一個蛋白質有多種構形conformation，其自然構造為熱力學上最穩定的狀態
2. 決定構型的力量：
(a) covalent bond：peptide bond，雙硫鍵
(b) 氫鍵：兩原子分享一個氫，其中直的氫鍵其強度較高
(c) Ionic interaction：正負離子間的靜電吸引排斥力
(d) Hydrophobic interaction：疏水性的物質會聚集在一起，使得水合層的所需之水變少，整體entropy上升
3. peptide的鍵結性質：
(a) 書寫的方式，以左為N端，右為C端
(b) Peptide bond的端點常會被block，來保護整個peptide
Ex. N端acetyl(乙醯化)；C端amide ；N端formyl(甲醛化)
(c) Peptide bond為部分雙鍵(CO雙鍵+N的孤對電子會發生共振)
→使得六個原子共平面，因雙鍵不可轉
→另兩個角度(ψ，Ψ)則會受到R group的大小，而受到限制
(d) 一般來說，peptide bond兩側的alpha碳呈『trans form』，減少steric hindrance，然而，因為proline為環形分子，cis，trans皆具有互斥作用，故兩者比例為94:6
→反而造成麻煩，cis，trans如果轉錯就會發生問題(利用isomerase控制)
二‧蛋白質的一級結構
1. 為胺基酸序列與雙硫鍵的位置
2. 決定了分子的三級結構
3. 一個基因不一定只對應到一個蛋白質(蛋白質的數量，比基因還要多)
4. SNP：single nucleotide polymorphism
個人化醫學，一級結構上單點核苷酸的變異，導致轉譯出的蛋白質可能略有差異性存在。未來，可能會根據個體的狀況差異，給予不同的處方與醫療
5. 經由加權平均後，平均一莫耳胺基酸殘基的分子量為110g
若有一蛋白質重X，將他除以110可得大致上的胺基酸數目
三‧蛋白質的二級結構
1. alpha helix：
a. 數種結構：3.613(最常見)；310(常見但短片段)
→表示法：數字為一圈的胺基酸殘基數；下標為形成氫鍵的O與H相隔的原子數量
b. 3.613：每圈3.6個殘基，每個殘基高0.15nm，每圈高度0.54nm
→由N端開始，第n個胺基酸的(C=O)與第n+4個(NH2)會形成『氫鍵』
→以右旋的結構存在，比左旋來的安定；R group在helix外側
→第1個胺基酸，大概會與第8個胺基酸重疊，距離遠所以較為安定
→其中N端的4個胺基，與C端的4個CO，未形成氫鍵，故可與外界之acceptor或donor形成氫鍵，是謂『helix capping』
→helix dipole：N端帶正電，C端帶負電，形成一個dipole
→易出現的胺基酸(fromWiki與可愛白鯨)：MALE K
→不易出現的胺基酸：Gly(自由度太高)，Pro(自由度太低)
Lys，Arg：帶有正電
Ser，Thr：具有OH，易形成氫鍵
Glu比Asp多：COO處離helix較遠
→結論：不喜歡OH，帶電，大R group，自由度太高或太低者
c. 310：為常出現的短片段
→每3個就繞一圈，因此第一個與第四個AA的斥力強，導致片段短，大概只能一圈
→由N端開始，第n個胺基酸的(C=O)與第n+3個(NH2)會形成『氫鍵』
2. beta sheets：
a. 每條peptide成Z字形結構，彼此以氫鍵結合
b. R group，氫鍵，peptide走向三者平行
c. 若方向相同為parallel；反之則為antiparallel
→anti的較為穩定，具有直氫鍵；parallel的則歪的
d. Beta turn：
→常出現在下列兩個情況，為4個殘基組成的轉折構造，其中第一個殘基的CO會與第四個殘基的NH2形成氫鍵
→proline turn：為cis form的proline所造成的轉折
→glycine turn：因具有高自由度，易造成轉折的出現
→重要性：常為post translational modification的位置
3. supersecondary structure：數個二級結構組成motif，更為安定，見共筆的圖
4. domain的概念
→蛋白質區塊切開後，結構不會崩解者，仍能維持其原來的結構
→每個domain有特殊功能，然而分開後不一定具有獨立功能
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