Tiết 10 - Cấu trúc protein

GIÁO ÁN ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG Người soạn: Nguyễn Phú Thọ Bộ môn Công nghệ Sinh học Khoa NN-TNTN Tên môn học: Công nghệ protein & enzyme MSHP: BIT508 Số tín chỉ: 3 (30 lý thuyết; 30 thực hành) Ngành học: Công nghệ Sinh học CẤU TRÚC CỦA PROTEIN Đặt vấn đề Cấu trúc bậc một Cấu trúc bậc hai Cấu trúc bậc ba Cấu trúc bậc bốn Tổng kết CÔNG NGHỆ PROTEIN & ENZYME TIẾT 10 Đặt vấn đề Protein tham gia các thành phần chức năng Chức năng  Cấu trúc Bệnh lý liên quanprotein chức năng Cấu trúc bậc I  Cấu trúc bậc III Cấu trúc bậc một - Acid amin liên kết với nhau bằng liên kết peptide, liên kết S-S - Protein có cấu tạo từ 50 and 2000 amino acid - Oligopeptid hay peptid có chiều dài ngắn hơn - Trọng lượng một axit amin là 110 dalton Lys Val Val Glu Cys Ala Ser Cys Leu Glu Pro Tyr Thr Sự hình thành liên kết peptit Liên kết peptit trong khung màu xám  Một đoạn peptit (SGYAL) Trình tự của các đơn phân trong mạch thẳng cho các cấu trúc có ý nghĩa khác nhau Số lượng cấu trúc (S) tùy thuộc vào số lượng đơn phân tham gia (N) và chiều dài của chuỗi phân tử (L) : S = NL Một protein trung bình: (L=400) có S tuơng đương với 20400 Trình tự của các đơn phân trong mạch thẳng cho các cấu trúc có ý nghĩa khác nhau Bệnh thiếu máu hồng cấu hình lưỡi liềm, khi nghiên cứu cấu trúc bậc I của hemoglobin bình thường và bệnh lý đã xác định được đó là do gốc amino acid glutamic ở vị trí thứ 6 trong chuỗi của hemoglobin A (bình thường) bị thay thế bằng gốc amino acid valine Cấu trúc bậc hai Cấu trúc bậc hai Xoắn  Một protein cấu trúc xoắn -helix là xoắn phải Mặt phẳng liên kết peptid nằm song song với trục xoắn Cấu trúc bậc hai Xoắn  Các đơn vị lập lại là các vòng đơn với 3.6 gốc amino acid Moment lưỡng cực của liên kết peptid lan truyền qua các liên kết hydrogen  là toàn bộ chuỗi xoắn cũng mang tính lưỡng cực Cấu trúc bậc hai Sơ đồ của liên kết hydro 2. Gấp nếp  Gấp nếp - : SONS SONG: - Giữ ổn định nhờ các liên kết hydrogen nội phân tử - Các đơn vị lập lại là 6.5Ao - Nhóm R- của 2 amino acid gần nhau nhô ra khỏi cấu hình zig-zag theo chiều ngược nhau. Cấu trúc bậc hai 2. Gấp nếp  Gấp nếp - : ĐỐI SONS SONG: - Giữ ổn định nhờ các liên kết hydrogen nội phân tử - Các đơn vị lập lại là 7Ao, liên kết hydrogen cũng khác nhau - Nhóm R- của 2 amino acid gần nhau nhô ra khỏi cấu hình zig-zag theo chiều ngược nhau. Cấu trúc bậc hai 3. Vòng  Gần 1/3 các gốc AA trong vòng ở vị trí chuỗi polypeptid chuyển theo hướng ngược lại trong không gian. - G và P là các amino acid thường xuất hiện trong vòng - bởi vì G rất nhỏ và linh động - P luôn trong trạng thái sẵn sàng tạo dạng cis- thích hợp cho cấu trúc tạo vòng chặc chẽ. - Vòng - thường tìm thấy trên bề mặt của protein. Cấu trúc bậc hai Cấu trúc bậc ba - Siêu cấu trúc bậc hai - Là sự sắp xếp ổn định của các thành phần của cấu trúc bậc hai Cấu trúc domain của protein Các popypeptid có hơn 100 AA thường cuộn thành 2 hay nhiều đơn vị dạng hình cầu trong phân tử gọi là các DOMAIN. Thường các domain vẫn giữ cấu trúc bậc ba ổn định khi tách các phần còn lại của chuổi polypeptid. Thí dụ: một tiểu đơn vị của GAPDH thường tạo hai domain phân biệt rõ ràng: Một domain có tâm bám bới NAD+ (màu đỏ), và một domain có tâm bám với glyceraldehyde-3-P (xanh lá cây) Citrate synthase được tạo thành bởi hai domain dịch chuyển trong không gian mà không gây biến đổi đáng kể về mặt cấu trúc (hình phía trái) là cấu trúc dạng mở, và hình bên phải là cấu trúc dạng đóng trong liên kết với cơ chất . Biến đổi chủ yếu giữa dạng mở và đóng là sự dịch chuyển khoảng cách giữa các domain khoản 15Ao. Cấu trúc domain của protein Cấu trúc không gian ba chiều của protein Protein làm thế nào để có cấu trúc không gian ba chiều, và mối liên quan giữa cấu trúc bậc một và bậc ba ? Christian Anfinsen vào những năm 1950. Gây biến tính enzyme RNase A và xác định điều kiện cần thiết để enzym phục hồi cấu trúc và chức năng (phản biến tính) Cấu trúc không gian ba chiều của protein Ribonuclease Thí nghiệm Christian Anfinsen Cấu trúc không gian ba chiều của protein Ở dạng biến tính enzym bị mất hoạt tính Thí nghiệm Christian Anfinsen Thêm vào một lượng nhỏ β-mercaptoethanol sẽ phục hồi toàn bộ cấu trúc nguyên thủy ban dầu của ribonuclease Cấu trúc không gian ba chiều của protein Thí nghiệm Christian Anfinsen Cấu trúc bậc bốn Các chuỗi polypeptide có thể kết hợp nhau thành một phân tử protein đa đơn vị (subunit). Hệ thống protein đa đơn vị Các mức độ cấu trúc của protein Các mức độ cấu trúc của protein