Ақпарат

Протеин денатурациясы қалай жұмыс істейді?

Протеин денатурациясы қалай жұмыс істейді?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Мен белоктың денатурациясы қалай жұмыс істейтінін ойладым.

  1. Дисульфидті көпірлер сияқты коваленттік байланыстар бар ма, әлде ол тек сутектік байланыстар сияқты ковалентті емес байланыстарға негізделген бе? Неліктен денатурация тек ковалентті емес байланыстар болса, көп жағдайда қайтымсыз болады?
  2. Электромагниттік өрістің немесе қысымның жылдам өзгеруі арқылы ақуызды денатурациялауға бола ма? (Мен осы уақытқа дейін оқыған мақалаларда кенеттен рН, осмолярлық, температураның өзгеруі сияқты стресс факторлары ғана айтылған ...)
  3. Протеинді денатурациядан қалай қорғауға болады? мысалы ПТР-де біз ыстыққа төзімді ДНҚ-полимеразаны қолданамыз, сондықтан белгілі бір аминқышқылдарының тізбектері жылу денатурациясынан қорғай алады, бірақ маған бұл туралы сенімділік қажет.

Протеинді бүктеу қалай жұмыс істейді деген сұрақ туындайды. Бірақ сұрақтарыңызға жауап берейін...

1) Өте аз белоктарда дисульфидтік байланыстар (әдетте бөлінетін белоктар) немесе полипептидтің өзін құрайтын байланыстардан тыс аминқышқылдары тізбегін тұрақтандыратын кез келген коваленттік байланыс бар. Денатурация іс жүзінде салыстырмалы түрде аз жағдайларда ғана қайтымды болады. Бірнеше белоктарды, әдетте өте кішкентай белоктарды ашылғаннан жергілікті бүктелген күйге қайтаруға болады, содан кейін үлгінің бір пайызы ғана бүктелген күйге қайта оралады.

2) Әрине. Шындығында қысым судың сутегімен байланысқан құрылымын өзгертеді, сондықтан ақуыз құрылымының термодинамикасын өзгертеді және ақуыздың қатпарлануын зерттеу үшін қолданылады. Жалпы электромагниттік өріс белок қатпарының күйіне әсер етпейді. Мен көптеген ақуыздардың ядролық магниттік резонанс арқылы зерттелгенін келтіремін, онда белоктар ақылға қонымды өлшемді бөлмеге сыятын ең қуатты магниттердің кейбіріне енгізілген. Бұл ақуыз деп айтуға болмайды функциясы мұндай өріс әсер етпеуі мүмкін. Өріс суды иондауға немесе пептидті өзгертуге жеткілікті үлкен болған кезде сіз бірдеңені көресіз... осылайша сіз әрқашан заттарды сыну нүктесіне итермелей аласыз.

3) Термофильді организмдердің көптеген белоктары денатурацияға төзімдірек және компаниялар шын мәнінде белоктарды барлық жағымсыз жағдайларға төзімді және әлі де бүктелген және функционалды болатындай етіп жасайды. Кір жуғыш ұнтағы кристалданған ферменттерге толы, олар жуғыш ұнтта ұзақ уақыт бойы бақытты болады. Бұл өнімдердің жарамдылық мерзімі бар-жоғын да білмеймін.

Жалпы белоктар денатурацияға жақсы себеппен осал болып табылады - жасуша олардың функцияларын қажет етпеген кезде оларды бұзады және оларды құрамдас аминқышқылдары үшін қайта өңдей алады. Егер олар мықты болса, жасуша тез аштықтан өлетін еді. Егер денатурацияланатын, содан кейін қайта қатпарланатын ақуыздың биологиялық рөлі болса, бұл өте сирек жағдайларда ғана. Протеиндер көбінесе бүктелгеннен кейін ыдырамайды, ал егер олар болса, олар аяқталады.

Кейбір ықтимал ерекшеліктер: мақсатын өлтіретін кеуектерге қатпарланатын кейбір антибиотиктік пептидтер және Альцгеймер ауруымен байланысты, бірақ тудырмауы мүмкін мида басқа қатпарланатын амилоидты тақта.


Сіз қабылдайсыз ба in vitro мысалы, ақуызды оқшаулаудан кейін ақуыздың денатурациясын болдырмау үшін контекст E. coli немесе сіз бүкіл жасуша контекстіндегі белоктар туралы көбірек алаңдайсыз ба?

Мен ақуыздың қатпарлануы/конформациясы бойынша сарапшы емеспін, бірақ зертханалық негіздегі перспективадан эксперименттік мақсаттарда денатурацияға қол жеткізгіңіз келсе, H-байланыстарын жою үшін үлгілеріңізді SDS және жоғары жылумен (~ 100 oC) өңдейсіз және дисульфидті байланыстардан құтылу үшін сіз әдетте Ab сияқты молекулаларда немесе EGFR сияқты жасуша бетіндегі рецепторларда кездесетін бета-ME немесе DTT сияқты қалпына келтіретін агентті қолданасыз, сондықтан дисульфидті көпірлер қажет батыс-блот эксперименттері үшін анық. сақталады, сіз тотықсыздандырғыштарды қолданбайсыз, бірақ сутегі байланыстарынан құтылу және ақуызды сызықты ету үшін үлгілерді қыздырып, SDS-пен өңдейсіз.

BSA және β-лактоглобулин қолданылған осы зерттеуге сүйенсек, жоғары қысымнан туындаған денатурация мочевинамен немесе гуанидин гидрохлоридімен сутегі байланыстарының үзілуіне ұқсас, сондықтан иә, қоршаған орта жағдайларының жылдам өзгеруі химиялық әсерге ұқсас денатурациялау әсерін тигізуі мүмкін. негізделген агенттер.

Егер сіз бүкіл жасушадағы ақуыздың денатурациясын болдырмауға тырыссаңыз, оларды әдетте 10% DMSO бар криоконсерверлік ортамен өңдеу керек. Егер сіз тек ақуыздармен ғана жұмыс істеп жатсаңыз, ең жақсы әдіс жаңадан дайындалған үлгілермен жұмыс істеу (лизденген және т. Егер сіздің ақуыздарыңыз GST-белгіленген ақуыздар сияқты моншақтарға бекітілген болса, моншақтарды глицеринді біріктіретін буферде сақтаңыз және -20 oC температураға қойыңыз. Мен 50% глицеринді (көлем/көлем) қолданамын және ол маған жақсы әсер етеді! Егер бұл жауап сіздің нақты сұрағыңызға немесе алаңдаушылығына жауап бермесе, жұмысыңызда нақты нені алаңдатып отырғаныңызды өңдеп, егжей-тегжейлі айтып беріңіз, мен жауапымды сәйкесінше өзгертемін. Бұл қандай да бір жолмен көмектесті деп үміттенемін!


Мен де тақырыпты зерттедім, сондықтан менің жауабым.

Суда еріген глобулиндердің немесе мембраналық ақуыздардың (олардың барлығы белоктар) термодинамикалық тұрақтылығын түсіну үшін біз ақуыздың қатпарлануын түсінуіміз керек. Белоктардың 3d құрылымы бар (бірінші, екінші және үшінші құрылымдардан тұрады). Белоктардың құрылымы қатпарлы және қатпарлы күйлер арасында үнемі өзгеріп отырады. Бүктелген күйде бос энергия аз, ал қатпаған күйде жоғары болады. Олардың арасында белгілі бір температурада бүктелу жылдамдығын анықтайтын бос энергия кедергісі бар.

Қоршаған орта факторларындағы құрылымдық өзгерістер бұл бос энергияларға әсер етуі мүмкін және тепе-теңдікті ашылмаған күйге ауыстыруы мүмкін. Бүктелген ақуыз қайтымсыз өзгерістерге ұшырауы мүмкін (агрегация, дисульфид алмасу, протеолиз, қайтымсыз суббірлік диссоциациясы, химиялық ыдырау және т.б.), сондықтан ақуыздың денатурациясы қайтымды немесе қайтымсыз болуы мүмкін.

Назар аударыңыз, бұл өте қарапайым көзқарас, менің ойымша, әртүрлі дәрежеде ашылу бар, сондықтан ақуыз олардың бірінде болған кезде әртүрлі нәрселер болуы мүмкін. Мысалы, қатпарланудың төмен дәрежесімен бұрмалану орын алуы мүмкін, бұл коагуляциясыз тұрақты, бірақ белсенді емес қатпарлы күйге әкеледі (бұл көп немесе аз қайтымды болуы мүмкін). Ашылу дәрежесі жоғарылағанда коагуляция болуы мүмкін.

Бүктеу көбінесе бір қарапайым ережеге байланысты: барлық сутегі байланыстары қанағаттандырылуы керек, өйткені қанағаттанбаған сутегі байланысы өте жоғары энергетикалық шығындарға ие. Белоктардың сумен сутегі байланысын құрайтын полярлы беттері және магистраль ретінде ішкі сутектік байланыстары бар бір немесе бірнеше аполярлық орталықтары болады. Жұпталмаған полярлы амин қышқылының көмілуі (мысалы, қанағаттанбаған сутегі байланысы) өте тұрақсыздандырады, сондықтан ол табиғи жұмыс істейтін ақуыздарда болмайды. Тұз көпірлері, ароматты-ароматты әрекеттесулер, дисульфидті байланыстар және т.б. сияқты басқа факторлар да тұрақтылыққа әсер етуі мүмкін, бірақ сутегі байланыстары мен гидрофобты әрекеттесулер негізгі факторлар болып табылады. Осы екі негізгі фактордың салмағы ақуызға тәуелді болуы мүмкін (зерттеу 75% және 25%, ал тағы 40% және 60%).

Магистральдық сутегі байланыстары әдетте бөлме температурасының айналасында ең тұрақты болады, сондықтан ең төменгі бос энергия және максималды тұрақтылық көптеген ақуыздар үшін 20 ° C шамасында болады және қыздыру да, салқындату да тұрақтылықты төмендетеді және денатурацияға әкелуі мүмкін. Жоғары температура (>80°C) коваленттік деградацияны тудыруы мүмкін, сондықтан қайтымсыз денатурация. Қысым сутегі байланыстарына және тұрақтылыққа суық денатурация сияқты әсер етеді.

Несепнәр немесе TMAO сияқты осмолиттік еріткіштер бүктелген және қатпаған күйлердің бос энергиясына әртүрлі үлес қосады және осылайша олардың арасындағы тепе-теңдікті ауыстырады. мысалы, мочевина денатурацияны тудыруы мүмкін, ал TMAO ақуызды денатурациядан қорғайды. Менің ойымша, рН мен тұздылықтың өзгеруі аминқышқылдарының бүйірлік тізбектерінің зарядтарына және сутегі байланыстары мен тұрақтылыққа күшті әсер ететіні анық.

Ультрадыбыстық және импульстік электр өрісі (PEF) денатурацияны тудыруы мүмкін. Әсері ультрадыбыстық/ПЭФ параметрлеріне және ақуыз түріне қатты тәуелді болып көрінеді. Бір қызығы, PEF ферменттердің белсенділігін арттыра алады. Бұл әдістермен денатурация механизмдері туралы зерттеулерді табу қиын.

Егер біз ақуыздың тұрақтылығын арттырғымыз келсе, біз таңдаған әдіс ақуызды неден қорғағымыз келетініне байланысты болуы мүмкін. Төмендегі тізімдегі бір немесе бірнеше әдістер тұрақтылықты арттыруға көмектеседі:

  • ықшамдылықты арттыру және жақсырақ орау (беттік/көлемдік қатынасты барынша азайту)
  • электростатикалық әрекеттесулердің жоғарылауы (қосымша иондық жұптардың түзілуі, мысалы, глутамин қышқылының көп болуы)
  • қосымша сутектік байланыстар
  • қосымша дисульфидті көпірлер
  • гидрофобты әрекеттесулердің жоғарылауы (көмілген гидрофобты қалдықтардың көп бөлігі)
  • ақуыз микроортасын өзгерту (осмолиттерді пайдалану, рН, тұздылықты өзгерту)
  • ақуыздың бетін гликозилдейді
  • тізбек ұзындығын азайту
  • беттік аминқышқылдарын өзгерту (әсері мүлдем болжау мүмкін емес, бірақ тұрақтылыққа белгілі әсері бар беттік қалдық үлгілері бар; бетіне көбірек иондалатын аминқышқылдарын қосу; гидрофобты қалдықтарды көму және т.б.)
  • ақуызды бекіту тұрақтылықты да өзгерте алады

Анықтамалар:

Ақуыздың термодинамикалық тұрақтылығы жылдам, қайтымды, кооперативті және қарапайым, екі күйлі механизммен ашылатын және қайта қатпарланатын. Бүктелуді және тұрақтылықты зерттейтін ең оңай белоктар - бұл жылдам қайтымдылықты көрсететін белоктар. Эксперименттік жобалау да, мәліметтерді теориялық өңдеу де қайтымды жүйелермен жеңілдетілген. Осылайша, тұрақтылық туралы әдебиеттердің көпшілігінде қайтымды жүйенің бұл түрі талқылануы таңқаларлық емес. Ақуыздың тұрақтылығы жай ғана Гиббстің бос энергиясының бүктелген және ашылмаған күйлерінің арасындағы айырмашылық, dG. Тұрақтылыққа әсер ететін бірден-бір факторлар - қатпарлы (Gf) және қатпаған (Гу) күйлердің салыстырмалы бос энергиялары. Гу неғұрлым үлкен және оң болса, белок денатурацияға соғұрлым тұрақты болады.

Егер ақуыз қайтымды түрде ашылса, ол жоғары температурада толығымен ашылып, белсенді емес болуы мүмкін, бірақ бөлме температурасына дейін салқындаған кезде, ол қайта жиналып, белсенділікті толығымен қалпына келтіреді. Қайтымсыз немесе баяу ашылатын белоктар жағдайында кинетикалық тұрақтылық немесе ашылу жылдамдығы маңызды. Кинетикалық тұрғыдан тұрақты белок кинетикалық тұрақсыз ақуызға қарағанда баяу дамиды. Кинетикалық тұрақты ақуызда ашылу үшін үлкен бос энергия кедергісі қажет және тұрақтылыққа әсер ететін факторлар қатпардың салыстырмалы бос энергиялары (Gf) және ашылу жолындағы бірінші орындалған қадам үшін өтпелі күй (Gts) болып табылады. Ақуыздың қатпарлы құрылымының қайтымсыз жоғалуы мыналармен сипатталады: F <-> U -> I, мұнда I агрегация, дисульфид алмасу, протеолиз, қайтымсыз суббірлік диссоциациясы, химиялық ыдырау және т.б. әсерінен белсенді емес ...

  • 1996 ж. – Ақуыздардағы тұрақтылық көзі
  • 2009 - Денатуратталған күйдегі заряд-зарядтық әрекеттесу рибонуклеаза Sa-ның қатпарлану кинетикасына әсер етеді.
  • 2006 - Неліктен белоктар зарядталған? Зарядтау баспалдақтары және капиллярлық электрофорез арқылы өлшенетін белоктардағы заряд-заряд өзара әрекеттесу желілері

Ақуыздар мен пептидтерден алынған дәлелдер интрапептидтік сутегі байланыстары белоктардың бүктелген түрін тұрақтандырады деген қорытындыны қолдайды. Парадоксальды түрде, шағын молекулалардың дәлелдері интрапептидтік сутегі байланыстары пептид-су сутегі байланыстарына қарағанда қолайлы емес деген қарама-қарсы тұжырымды қолдайды. Осы пікірталаста пептидті-пептидті пептидті-су сутегі байланыстарымен салыстыру туралы жиі жоғалатын мәселе - қанағаттандырылмаған сутегі байланысының энергетикалық құнын қамтиды. Бұл жерде эксперимент пен теория сутегі байланысын үзу 5-6 ккал/моль аралығындағы шығынға келіседі. Тиісінше, ақуызда қанағаттанбаған сутегі байланысын табу ықтималдығы шамалы. Бұл іске асыру ақуыз конформациясын бағалаудың күшті ережесін белгілейді.

Альфа-спиралдың сипаттамасында Полинг және т.б. (1951) пептид NH• • •O=C сутегі байланысының энергиясы -8 ккал/моль ретті екенін және «мұндай тұрақсыздық осы байланыстардың түзілмеуінен туындайды, сондықтан біз олардың бар екеніне сенімді бола аламыз» деп бекітті. .” Полингтің жалпы ақуыз сутегі байланысының энергиясының бұрынғы бағалауы -5 ккал/моль болды (Мирский мен Полинг 1936). Мочевина димерлерінің ерітінділерін зерттеуден Шелман интрапептидті сутегі байланысы пептид-су сутегі байланысынан ~1,5 ккал/мольге энтальпикалық түрде қолайлы болады деп есептеді (Шеллман 1955). Осы және осыған ұқсас ерте зерттеулер пептидті сутегі байланысы ақуыз конформациясын тұрақтандырудың маңызды факторы болып табылады деген қорытындыға әкелді.

Бұл көзқарас Каузманның (1959) әйгілі шолуынан кейін түбегейлі өзгерді, ол ақуыздың бүктелген күйінің тұрақтануы тек гидрофобтық әсерге байланысты деп дәлелдеу үшін шағын модель қосылыстарының термодинамикасына жүгінді. Каузманның ұсынысынан кейін көп ұзамай Клоц пен Францен (1962) N-метилацетамидтің судағы интерамидтік сутектік байланысының энтальпиясы нөлге тең екенін анықтап, «судағы ерітіндідегі пептидаралық сутектік байланыстың ішкі тұрақтылығы аз» деген қорытындыға келді. Сол сияқты, сұйылтылған ерітіндіде басқа шағын молекула, эпсилон-капролактам қатысатын сутегі байланысы елеусіз екені көрсетілді (Суси және Ард 1969). Осы кейінгі зерттеулермен қуатталған Каузманның ұсынысы гидрофобты әсер белоктардың тұрақтылығына негізгі энергетикалық үлес қосады, сутегі байланыстары қатпарлану процесіне аз әсер етеді немесе тіпті қарсы болуы мүмкін деген кең таралған пікірге әкелді. Осы мәселелердің жақында талқыланғанын Болдуинді (2003) қараңыз.

Ақуыз сутегі байланыстары барлық жерде, бағытталған және негізінен жергілікті болып табылады, полипептидтік тізбекті альфа- және 3_10-спиральдарға, бета-параққа және бета-бұрылыстарға бөледі. Бұл сутегімен байланысқан магистральдық құрылымдар бірге орта есеппен конформацияның кем дегенде 75% құрайды, қалған қалдықтар қосымша молекулаішілік сутегі байланысына да, сумен сутегі байланысына да қатысады. Қанағаттанбаған магистральдық полярлық топтар ешқашан пайда болмайтын дәрежеде энергетикалық тұрғыдан қымбат.

Сутегімен байланыстыратын бас топтары (NTA, A, T және MeT липидтері) бар липидтермен жұмыс істейтін беттер арасындағы күш өлшемдері таза судағы бір сутегі байланысы энергиясының қайталанатын мәніне әкеледі: ~0,5 ккал/моль. Ол су молекулаларымен сутектік байланыс жасаудан гөрі, бас топтар үшін бір-бірімен сутектік байланыс жасаудың энергетикалық жағынан қолайлы екенін көрсетеді. Бұл белоктардың тұрақтылығы бойынша өткен зерттеулермен сәйкес келеді, ол қатпарланған ақуыздағы молекулаішілік сутегі байланыстары бір молекулаішілік сутегі байланысына орташа тұрақтандыру ~1 ккал/моль болатын қатпарланбаған ақуыздағы су молекулаларымен байланысқа қарағанда энергетикалық жағынан тиімдірек екенін көрсетті.

  • 1996 ж. - Белоктардың конформациялық тұрақтылығына ықпал ететін күштер.
  • 2005 - Ақуыздардағы барлық омыртқалы полярлық топтар сутегі байланыстарын түзе ме?
  • 2011 - ашылған ақуыз тізбектеріндегі омыртқаға негізделген коллапс
  • 2006 - (кремнийдегі) белок қатпарындағы гидрофобты коллапс
  • 2002 - Ақуыздың ішкі бөлігіндегі полярлы және полярлы емес аминқышқылдарының қалдықтарын көмудің термодинамикалық салдары
  • 2003 - VR1 бір капсаицин иондық арналарының жылу активациясының термодинамикасы
  • 2003 - қайтымды екі күйдегі белоктардың табиғи күйі үшін термодинамикалық тұрақтылықтың температура диапазоны
  • 2009 - Еріткіштен көрінетін ақуыздың суық денатурациясы
  • 2010 - Сутегі байланысына қабілетті N-арил бүйірлік тізбектерін тактикалық біріктіру арқылы барлық транс-амидтік арқалықтар мен пептоидты кері бұрылыстары бар пептоидтердің құрылысы
  • 2002 - Функционалды липидті қабаттардың адгезиясымен зерттелген сутегі байланыстарының энергиясы
  • 2012 - Ақуыздар қалай, қашан және неге құлайды: қатпарлану қатынасы
  • 2011 ж. - Протеиндердің қатпарлануы мен агрегациясындағы гидрофобты және сутегі байланыстарының өзара әрекеттесуі арасындағы тепе-теңдікті өзгерту
  • 2011 - Мембраналық ақуыздың қатпарлануы: сутегі байланыстары қаншалықты маңызды?

Суық денатурация үрдісінің негізгі детерминанты төменгі температурада магистральдық сутектік байланыстардың тұрақтылығының төмендеуі болуы мүмкін, бұл өз кезегінде гидрофобты өзек кластерінің орау тәсілімен әсер етеді.

Жаңадан жасалған қысым ұяшығын пайдалана отырып, біз қазір өте жоғары дәлдікпен HBC өлшеу арқылы ubiquitin 31 сутегі байланысының қысымға және температураға тәуелді өзгерістерін картаға түсірдік. Қысқа диапазондағы сутектік байланыстар тек орташа бұзылады, бірақ үлкен реттілікпен бөлінулері бар көптеген сутектік байланыстар үлкен өзгерістерді көрсетеді. Керісінше, басқа жоғары контактілі сутегі байланыстары іс жүзінде әсер етпейді.

Біз дөрекі түйіршікті модельдің NPT модельдеулері арқылы температура мен қысымның функциясы ретінде глобулярлық ақуыздардың тұрақтылығын зерттейміз. Біз белоктардың эллиптикалық тұрақтылығын жаңғыртып, қысым мен суық денатурациялар үшін біріктіруші микроскопиялық механизмді бөліп көрсетеміз. Механизм полярлы емес қалдықтарды жұқа су қабатымен шешуді қамтиды. Полярлы емес еріген заттардың басқа конформацияларымен салыстырғанда бұл еріген күйлердің көлемі төмен және сутегі-байланыстың энергиясы төмен. Демек, бұл сольватталған күйлер жоғары қысымда және төмен температурада қолайлы болып табылады және олар осы термодинамикалық жағдайларда ақуыздың таралуын жеңілдетеді.

Бұдан әрі біз температураның төмендеуімен гидрофобты гидратацияның өзгеруі суықтың таралуын және жалпы процестің энтальпикалық, ал жылу денатурациясының энтропикалық әсер ететінін анықтаймыз.

Қысыммен әлсіреген ену нәтижесінде қысыммен денатуратталған күй жылумен денатурацияланған күймен салыстырғанда ішінара ашылғаны анықталды. Қысымның денатурациясының механизмі белок динамикасының қатаюын индукциялайтын нығайтылған O - H өзара әрекеттесуімен сипатталатын кластерлер жиынтығына судың сутегі-байланыс желісінің бұзылуымен байланысты болды. Механизм қыздыру кезінде байқалғанға қарама-қарсы, яғни жұмсақ ақуыз динамикасын индукциялайтын судың сутегі байланысы желісінің жұмсаруы.

Жоғары қысымда ақуыздың денатурациясының негізгі қозғаушы күші гидрофобты әсер туралы қазіргі теориялардың ешқайсысына қайшы келмей, су құрылымының өзгеруі нәтижесінде гидрофобтық әсердің төмендеуі болып табылады деп қорытынды жасауға болады.

Қысымның денатурациясы үшін көлемді бүйірлік тізбектер арасындағы гидрофобты әсерлесудің әлсіреуі төмен температурада шешуші болып табылады, бұл жоғары қысымда қатпарлы магистраль құрылымының айқын тұрақсыздануына әкеледі.

  • 2013 жыл - бета-шаш түйреуіштердің суық денатурациясын көрсететін молекулалық динамикалық модельдеу.
  • 2012 - Убиквитин ақуызының суық әсерінен туындаған өзгерістері
  • 2008 - Суық денатурацияның микроскопиялық механизмі
  • 2009 ж. – Төмен температурадағы гидрофобтылық және ақуыздың суық денатурациясы
  • 2012 Протеин құрылымының негізгі тұрақтандырғыш элементтері оның сутегі байланыс желісінің қысымы мен температурасының бұзылуы арқылы анықталған
  • 2012 - Протеиндердің қысым мен суық денатурациясы үшін біріктіруші микроскопиялық механизм
  • 2012 - Протеин тұрақтылығындағы гидрофобты ылғалдандырудың рөлі: Суық және ыстық денатурацияны көрсететін 3D су-айқын ақуыз үлгісі
  • 2011 ж. - Жасыл флуоресцентті протеиннің аномальды термиялық агрегациясының молекулалық механизмдері
  • 2011 - Раман спектроскопиялық зерттеулерінен лизоцим қысымының денатурациясының механизмін талдау және термиялық денатурациямен салыстыру
  • 2008 ж. - Протеин агрегаттары мен амилоидты фибрилдердің суық және қысыммен индукцияланған диссоциациясы
  • 2009 - Қысым және ақуыз денатурациясы кезіндегі гидрофобтық әсердің әрекеті
  • 2004 - Ақуыз фрагментінің қайтымды температура мен қысымның денатурациясы: репликалық алмасу молекулалық динамикасының симуляциялық зерттеуі

Магистральдық сутегі байланысын қамтитын энергетика ақуыз тұрақтылығындағы бұл ығысуларды толығымен дерлік бақылайтыны анықталды, осмолиттік еріткіштер еріткіш сапасының функциясы ретінде еріткіш-магистральдық және магистральдық-магистральдық сутегі байланыстары арасында жай ғана тереді.

  • 2008 ж. - Протеиннің қатпарлануындағы сутегімен байланысқан омыртқаның құрылымы мен энергетикасы
  • 2008 - Мочевина, бірақ гуанидиний емес, пептидтер тобына сутегі байланыстарын құру арқылы ақуыздарды тұрақсыздандырады
  • 2011 - мочевина арқылы белоктың денатурациясындағы магистральдық және бүйірлік тізбектің үлесі
  • 2009 ж. - SDS-индукцияланған ақуыздың денатурация механизмі туралы
  • 1995 - Сутегі байланыстары және овомукоидтық үшінші домен тұрақтылығының рН тәуелділігі
  • 2004 - Хаотропты және космотропты еріткіштердің белоктардың қысыммен ашылуы мен денатурациясына әсері:? Стафилококкты нуклеаза бойынша FT-IR зерттеуі
  • 2002 - Гуанидиний және тиоцианат иондарының гидратациялық құрылымы: сулы ерітіндідегі ақуыздың тұрақтылығына әсері

Тұтастай алғанда, ультрадыбыстық процесс WPC ерітінділеріндегі ақуыздардың құрылымына аз әсер етті, бұл сарысу ақуызына негізделген сүт өнімдерін ультрадыбыстық өңдеу кезінде функционалдық қасиеттерді сақтау үшін өте маңызды.

Мұнда келтірілген деректер фибринолитикалық жүйелердің ақуыздарының ішінде фибриногеннің ультрадыбыстық әсерге ең сезімтал белоктардың бірі екенін көрсетеді. Түрлі модельдік жүйелерде және ультрадыбыстық емдеудің әртүрлі режимінде табиғи фибриногенге қарағанда ұю қабілетінің жоғалуымен және плазминолиздің үлкен жылдамдығымен сипатталатын ультрадыбыстық индукцияланған фибриноген агрегаттарының түзілуі in vitro көрсетілді.

  • 2011 - Қалпына келтірілген сарысу протеин концентратындағы ақуыздардың термиялық және құрылымдық сипаттамаларына ультрадыбыстың әсері
  • 2011 - Төмен жиілікті ультрадыбыстың фибриногеннің кейбір қасиеттеріне және оның плазминолизіне әсері

Әртүрлі тәжірибелік хаттамалармен алынған нәтижелер GrpE конформациялық тепе-теңдігі сыналған жиілік пен өріс кернеулігі диапазонындағы электромагниттік өрістерге сезімтал емес екенін көрсетеді.

Импульстік электр өрістерін (ПЭФ) өңдеудің (0-547 мкс және 0-40 кВ/см) соя протеинінің изоляттарының (SPI) физика-химиялық қасиеттеріне әсері зерттелді. Тұрақты импульс енінде 2 мкс, импульс жиілігі 500 импульс/секундта (pps) және үлгі ағынының жылдамдығында PEF күші мен өңдеу уақытының ұлғаюымен ерігіштік, беттік бос сульфгидрилдер (SHF) және SPI дисперсияларының гидрофобтылығы (20 мг/мл) артты (1 мл/с). PEF күші мен өңдеу уақыты 30 кВ/см және 288 мкс-ден жоғары болғанда, ерігіштік, беттік SHF және SPI гидрофобтылығы гидрофобты өзара әрекеттесу және дисульфидтік байланыстар арқылы SPI денатурациясы мен агрегациясына байланысты төмендеді. Өлшемді алып тастау хроматографиясы және лазерлік жарықтың шашырауы талдаулары одан әрі PEF өңдеуден туындаған күшті диссоциация, денатурация және SPI реагрегациясын көрсетті. Циркулярлы дихроизмді талдау PEF өңдеуі SPI құрылымының маңызды қайталама өзгерістерін тудырмайтынын көрсетті.

Ықшам және арзан стендтік, импульстік электр өрісін өңдеу жүйесі жобаланған және әзірленген. Қондырғы жоғары вольтты импульстік генератордан (? 30 кВ) және ? бар тазарту камерасынан тұрды. Сыйымдылығы 148 мл. Орнату кернеуі 4-26 кВ диапазонында 0,3 см электродтық қашықтықты, 13-87 кВ/см өрісті, 0,5 Гц импульстік жиілікті пайдалана отырып, сегіз түрлі фермент ерітінділеріне 30 импульс (зарядты лезде өзгертумен) қолданылды. , 2 мкс импульстік ені және 20 °C процесс температурасы. Кейбір ферменттер үшін белсенділік импульстік өңдеуден кейін төмендеді: липаза, глюкоза оксидаза және термотұрақты ?-амилаза 70-85% айтарлықтай төмендеді; пероксидаза және полифенолоксидаза орташа 30-40% төмендегенін көрсетті, ал сілтілі фосфатаза қолданылған жағдайларда аз ғана 5% төмендеді. Екінші жағынан, лизоцим мен пепсиннің ферменттік белсенділігі белгілі бір кернеу диапазонында жоғарылады. Электрлік импульстік профиль (зарядтың лезде кері айналуы) әртүрлі ферменттердің белсенділігін төмендетуде өте маңызды рөл атқарды.

Жоғары вольтты импульстік электр өрісінің (ПЭФ) табиғи немесе термиялық денатуратталған ферменттердің белсенділігіне әсері зерттелді. PEF әртүрлі нативті ферменттерге қолданылғанда, PEF емдеуден кейін ферменттердің бастапқы белсенділігінің 105-120% байқалды. ПЭФ емдеу арқылы ферментті белсендіру мүмкін болады деп болжанған. Біз PEF көмегімен термиялық денатуратталған ферментті қайта бүктеуге әрекет жасадық. Денатуратталған пероксидазаға PEF қолданғанда, PEF-те ферменттің қайта қатпарлануы жеделдеді және 12 кВ/см және 30 с PEF өңдеуден кейін бастапқы белсенділіктің 60%-ы байқалды, дегенмен бұл ферменттің өздігінен қайта қатпарлануы бастапқы белсенділіктің 40%-ына әкелді. Екінші жағынан, ПЭФ термиялық денатуратталған лактатдегидрогеназаға (LDH) қолданылғанда, одан әрі ПЭФ-индукцияланған инактивация байқалды. ПЭФ әсері фермент түріне байланысты деген болжам жасалды.

  • 2014 - ақуыз конформациясы мен термиялық тұрақтылықтағы мүмкін болатын электромагниттік өріс әсерінен болатын өзгерістерді нақты уақыт режимінде бағалау
  • 2007 - Импульстік электр өрістерінің соя протеинінің изоляттарының физика-химиялық қасиеттеріне әсері
  • 1997 ж. – Таңдалған ферменттердің белсенділігіне жоғары өрістік электр импульстерінің әсері
  • 2007 ж. – Импульстік электр өрісінің әртүрлі ферменттердің белсенділігіне әсері

Галофильдерде ақуыз тұрақтылығы мен қызметі иондармен байланысуының жоғарылауымен және глутамин қышқылының мөлшерімен қамтамасыз етіледі, бұл екеуі де ақуыз қорының тұзы жоғары су үшін бәсекелесуге мүмкіндік береді. Ацидофильдер мен алкалофильдер бейтарап жасушаішілік рН көрсетеді; рН-ның сыртқы шектеріне қарайтын белоктар иондалатын аминқышқылдарының аномальды жоғары мазмұнына ие.

Бұл фактілер глобулярлық ақуыздардың бөлме температурасында максималды тұрақты болуы керек екенін көрсетеді. Олардың 26-сы бірегей, ал 26-ның 20-сы құрылымдық қасиеттеріне, балқу температурасына немесе бастапқы организмдердің тіршілік температурасына қарамастан бөлме температурасының айналасында барынша тұрақты. Олардың максималды тұрақтылығының орташа температурасы 293 ± 8 К (20 ± 8 ° C) құрайды. Белоктың тұрақтылығына жеке аминқышқылдарының орташа энергетикалық үлесі ақуыз мөлшерінің ұлғаюымен төмендейді.

Ақуыз құрылымына әсер ету тұрғысынан талданатын болсақ, термофильді организмдердің белоктарының салыстырмалы тұрақтандыруын алу жолдарын келесідей жіктеуге болады:

  • жинақылықты арттыру және жақсы орау
  • электростатикалық әрекеттесулердің жоғарылауы
  • қосымша сутектік байланыстар
  • қосымша дисульфидті көпірлер
  • гидрофобты әрекеттесулердің жоғарылауы
  • ақуыздық микроорта
  • гликозилдену

Ақуыздың тұрақтылығын ұтымды түрлендіру ақуызды жобалаудың маңызды мақсаты болып табылады. Протеин бетінің электростатикалық әрекеттесулері тұрақтылық үшін эволюциялық түрде оңтайландырылмаған және ақуыздарды ұтымды қайта құру үшін тартымды нысана болып табылады. Біз беттік заряд мутанттарының тұрақтандырғыш әсерлерін айқын және күтпеген жолдармен, соның ішінде бар әдістермен болжалмаған, тіпті еріткіш әсер ететін учаскелер ғана нысанаға алынған кезде де көрсете алатынын көрсетеміз. Виллиннің бас бөлігінің субдоменіндегі үш еріткіш әсер ететін лизиндердің жеке мутациясы ақуызды айтарлықтай тұрақтандырады, бірақ тұрақтандыру механизмі әр жағдайда өте әртүрлі. Бір мутация табиғи күйдегі электростатикалық әрекеттесулерді тұрақсыздандырады, бірақ денатуратталған күйге көбірек тұрақсыздандыратын әсер етеді, екіншісі зарядталған қалдық төлейтін дезолвация айыппұлын жояды, ал үшіншісі күтпеген табиғи-күй әрекеттесуді енгізеді, бірақ электростатиканы өзгертпейді. Біздің нәтижелеріміз тіпті интуитивті болып көрінетін мутациялар күтпеген және күрделі өзара әрекеттесу арқылы өз әсерін көрсете алатынын көрсетеді.

Бұл нәтижелер белоктың тұрақтылығы үшін беттік заряд-заряд әрекеттестігінің маңызды екенін және белок бетіндегі заряд-заряд әрекеттесулерін ұтымды оңтайландыру ақуыз тұрақтылығын арттырудың өміршең стратегиясы болуы мүмкін екенін көрсетеді.

Біз бір қабырғалы көміртекті нанотүтіктердің (SWNTs) жаңа қасиетін, олардың жоғары температурада және органикалық еріткіштерде кәдімгі жалпақ тіректерге қарағанда көбірек дәрежеде белоктарды тұрақтандыру қабілетін анықтадық. Эксперименттік нәтижелер мен теориялық талдаулар тұрақтандырудың қолайсыз ақуыз-ақуыз бүйірлік өзара әрекеттесуін басатын SWNTs қисаюынан туындайтынын көрсетеді. Біздің нәтижелеріміз сонымен қатар бұл құбылыстың SWNT-ге ғана тән емес екенін, бірақ басқа наноматериалдарға да таралуы мүмкін екенін көрсетеді. Протеин-нанотүтік конъюгаттары биосенсорларда, диагностикада және биоактивті пленкаларда және биотикалық және абиотикалық компоненттерді біріктіретін басқа гибридті материалдарда әлеуетті қолданылуы бар белсенді және тұрақты каталитикалық материалдардың жаңа буынын білдіреді.

N-терминус пен Glu 14 арасындағы негізгі тізбектің бүйірлік тізбекті тұз көпірі, алайда, PFRD-XC4-ті 1,5 ккал моль-1-ге тұрақтандыратыны анықталды. Ақуыз омыртқасын қамтитын беткі тұз көпірін жасаудың энтропикалық құны азаяды, өйткені омыртқа ақуыздың қатпарлануынан кейін иммобилизацияланған.

  • 2000 ж. – Ерітіндідегі глобулярлы белоктардың тұрақтылығы және тұрақтануы
  • 2002 - Қайтымды екі күйдегі белоктардың максималды тұрақтылығы
  • 2014 - Ферменттерді термостабилизациялау: техниканың жағдайы
  • 2012 - беткі учаскелерді нысанаға алу арқылы ақуыз тұрақтылығын ұтымды өзгерту күрделі нәтижелерге әкеледі
  • 2012 - Протеин биофизикасындағы дисульфидті байланыс
  • 2011 - Метанол сутегі байланыстарын нығайтады және ақуыздардағы гидрофобты әрекеттесулерді әлсіретеді - Молекулярлық динамика мен ЯМР біріктірілген зерттеу
  • 2011 ж. - Гидрофобты әрекеттесулердің белок тұрақтылығына қосқан үлесі
  • 1997 жыл - ақуыздың термиялық тұрақтылығы, сутегі байланыстары және иондық жұптар
  • 2005 - Белоктардың термиялық тұрақтылығы.
  • 2004 ж. - Ақуыздың құрылымы, тұрақтылығы және суда және басқа еріткіштерде ерігіштігі.
  • 2000 ж. – Зарядталған беттік қалдықтардың мутациясы арқылы белок тұрақтылығын ұтымды өзгерту
  • 2006 - Ақуыз тұрақтылығы және беттік электростатика:? Зарядталған қарым-қатынас
  • 2003 - Беттік тұз көпірлерінің белок тұрақтылығына қосқан үлесі: протеиндік инженерияға арналған нұсқаулық
  • 2000 - Сарысу ақуыздарының термиялық денатурациясына, гелациясына және эмульсиясының тұрақтануына сахарозаның әсері
  • 2006 - Наноөлшемді ортаны бақылау арқылы ақуыздың тұрақтылығын арттыру
  • 2000 жыл - беткі тұз көпірлерінің ақуыз тұрақтылығына қосқан үлесі
  • 2003 - Интегралды мембрана ақуызының тұрақтылығының липидті қос қабатты күштерге серпімді қосылуы

Көбіктегі ақуыздың денатурациясы

Бұл зерттеудің мақсаты ақуыз молекулаларының көбікте денатурациялану механизмін түсіндіру болды. Белоктың зақымдануы негізінен газ-сұйықтық шекарасындағы беттік денатурацияға байланысты екені анықталды. Адсорбцияланған молекулалардың бір бөлігі десорбцияланған кезде өзінің бастапқы күйіне оралмайды. Денатурация дәрежесі жылжымалы немесе жартылай жылжымалы интерфейстер үшін дренаж арқылы жоғарылайтын фазааралық экспозициямен тікелей байланысты екені анықталды. Екі түрлі белокпен жүргізілген тәжірибелер, сынақтар жағдайында бетінде адсорбцияланған BSA молекулаларының шамамен 10%-ы десорбцияланған кезде денатуратсыз қалғанын көрсетті. Пепсин үшін бұл көрсеткіш шамамен 75% болды. Бұрын көбіктегі ақуыздың зақымдануының негізгі себебі деп есептелетін тотығудың минималды екендігі анықталды. Neither do the high shear stresses in the liquid bulk encountered during bubble bursting cause denaturation, because energy is dissipated at a much greater length scale than that of the protein molecule. Авторлық құқық 1999 Academic Press.


Denaturation of Proteins (with Denaturing Agents)

Denaturation may be defined as the disruption of the secondary, tertiary and quarternary structure of the native protein resulting in the alterations of the physical, chemical and biological characteristics of the protein by a variety of agents.

The native proteins are said to be the proteins occurring in animal and plant tissues. They pos­sess many characteristic properties such as solubil­ity, viscosity, optical rotation, sedimentation rate, electrophoretic mobility etc. For an oligomeric protein, denaturation may involve dissociation of the protomers with or with­out subsequent unfolding or with or without un­dergoing changes in protomer conformation.

Denaturing Agents:

Heat, surface action, ul­traviolet light, ultrasound, high pressure etc.

Acids, alkalis, heavy metal salts, urea, ethanol, guanidine de­tergents etc. Urea and guanidine probably interfere with the hydrogen bonds between peptide linkages. Acids and alkalis probably attack directly the hy­drogen bonds in the secondary and tertiary struc­ture of proteins.

Physical Alterations:

Many proteins, especially of the globular type, can be crystallized in the native state. But dena­tured proteins cannot be crystallized.

Chemical Alterations:

The denatured protein is greatly decreased in solubility at its isoelectric point. The chemical groups are exposed to chemical reactions and more readily detected as a result of the unfolding proc­ess in denaturation. Among these are sulphydryl group of cysteine, the disulphide group of cystine and the phenolic group of tyrosine.

Biological Alterations:

The digestibility of certain denatured proteins by proteolytic enzymes is increased. Enzymatic or hormonal activity is usually destroyed by dena­turation. The antigenic or antibody functions of proteins are frequently altered.

If the denaturation is severe, the protein mol­ecules become insoluble and precipitation results as well as the changes in the properties of the pro­teins are permanent and “irreversible”. In case of mild denaturation, there is “reversible denatura­tion” leading to the slight changes in the proper­ties of the protein which can be restored to the na­tive state after suitable treatment.

1. The precipitation of the native protein as a result of denaturation is used to advan­tage in the clinical laboratory.

2. Blood or serum samples to be analysed for small molecules (e.g., glucose, uric acid, drugs) generally are first treated with ac­ids such as trichloroacetic acid, phosphotungstic acid or phosphomolybdic acid to precipitate most of the proteins present in the sample. This is removed by cen­trifugation and the protein-free supernatant liquid is then analysed.

3. Denaturation is used to know the enzyme catalysed reaction of an extract at the loss of the enzyme activity when boiled or acidified.

Denaturation and Renaturation of Proteins:

Bovine ribonuclease of single polypeptide chain of 124 amino acid residues with small molecular weight contains four disulphide bonds. When it is treated with β-mercaptoethanol in 8 M. urea, the disulphide bonds are reduced to -SH groups as a result of the denaturation of the en­zyme and the enzyme activity is also lost.

Denatured ribonuclease, when freed from urea and β-mercaptoethanol by dialysis, slowly regains enzymic activity as the SH groups are oxidized by oxygen of air to form S-S bonds. But if the reduced ribonuclease in 8 M. urea solution is re-oxidized it loses its enzymic activity almost completely as wrong disulphide bonds are formed resulting in ‘scrumbled’ ribonuclease.

Similarly, when egg albumin is heated till it is coagulated, the denaturation is irreversible and the secondary and tertiary structure of the proteins are completely lost resulting in a mixture of ran­domly arranged polypeptide chains.


Odorant Binding and Chemosensory Proteins

Nadja Hellmann , in Methods in Enzymology , 2020

3.1 Equilibrium conditions and the issue of reversibility

Strictly speaking, when investigating protein denaturation , thermodynamic equilibrium means that the fractions of protein in the various states (native, intermediate, denatured) are only determined by the conditions (e.g., denaturant concentration, temperature) and not by the path which led to this state (e.g., per unfolding or per refolding). Thus, unfolding and refolding curves should not show any hysteresis, but should overlap. Then the process is reversible, and both curves are in equilibrium.

To achieve equilibrium conditions, as indicated by a temporally stable spectroscopic signal, it might take a while: for chemical denaturation of OBPs often incubation times of 24 h were employed. The refolding process might take even longer and often displays considerable hysteresis ( Stepanenko et al., 2014, 2016b ). Typically, the refolding curve is the one which does not represent equilibrium conditions.

In thermal denaturation studies, different results might be obtained for different heating rates. If denaturation is slower than the change in temperature, the denatured fraction lags behind and the curves obtained do not represent equilibrium conditions.

Irreversible aggregation of the denatured protein tends to occur in thermal denaturation ( Parisi et al., 2005 ). If the temperature at which aggregation starts (Tagg) is considerably higher than the denaturation temperature (Tм), it is possible to separate the two processes, and restrict the analysis to the range below Tagg. Not unfrequently, however, both processes take place within a narrow temperature range, and the obtained value of Tм might be distorted.


How Does Denaturation Affect the Function of a Protein?

Denaturation causes a protein to lose its biological function. For example, a denatured enzyme would no longer be able to catalyze a reaction.

Denaturation does not alter the protein's structure, nor does it hydrolyze the peptide bonds. While it causes the protein's structure to unfold, the amino acids forming it remain. Following denaturation, a protein cannot fulfill its biological role. This means an enzyme can no longer catalyze its target reaction, and insulin cannot target molecules to aid the movement of glucose into cells. When using heat to denature a protein, there are some instances where cooling it down can restore its function. However, in most cases the alteration is permanent.

There are several ways to denature a protein. Using salt, urea, acids and bases and heat interrupts the bonds between hydrogen and amides, which in turn causes it to lose its structure. When it comes to tertiary proteins, this may mean losing a hydrogen bond, disulfide bond, salt bridge and non-polar covalent bonds. Because of this, there is a broad number of substances that lead to denaturation. Heat can be used to break non-polar covalent bonds and hydrogen bonds. It is because of this that heat is a useful tool for sterilizing medical supplies and food preparation areas.


Ақуыздың денатурациясы

When a solution of a protein is boiled, the protein frequently becomes insoluble—i.e., it is denatured—and remains insoluble even when the solution is cooled. The denaturation of the proteins of egg white by heat—as when boiling an egg—is an example of irreversible denaturation. The denatured protein has the same primary structure as the original, or native, protein. The weak forces between charged groups and the weaker forces of mutual attraction of nonpolar groups are disrupted at elevated temperatures, however as a result, the tertiary structure of the protein is lost. In some instances the original structure of the protein can be regenerated the process is called renaturation.

Denaturation can be brought about in various ways. Proteins are denatured by treatment with alkaline or acid, oxidizing or reducing agents, and certain organic solvents. Interesting among denaturing agents are those that affect the secondary and tertiary structure without affecting the primary structure. The agents most frequently used for this purpose are urea and guanidinium chloride. These molecules, because of their high affinity for peptide bonds, break the hydrogen bonds and the salt bridges between positive and negative side chains, thereby abolishing the tertiary structure of the peptide chain. When denaturing agents are removed from a protein solution, the native protein re-forms in many cases. Denaturation can also be accomplished by reduction of the disulfide bonds of cystine—i.e., conversion of the disulfide bond (―S―S―) to two sulfhydryl groups (―SH). This, of course, results in the formation of two cysteines. Reoxidation of the cysteines by exposure to air sometimes regenerates the native protein. In other cases, however, the wrong cysteines become bound to each other, resulting in a different protein. Finally, denaturation can also be accomplished by exposing proteins to organic solvents such as ethanol or acetone. It is believed that the organic solvents interfere with the mutual attraction of nonpolar groups.

Some of the smaller proteins, however, are extremely stable, even against heat for example, solutions of ribonuclease can be exposed for short periods of time to temperatures of 90 °C (194 °F) without undergoing significant denaturation. Denaturation does not involve identical changes in protein molecules. A common property of denatured proteins, however, is the loss of biological activity—e.g., the ability to act as enzymes or hormones.

Although denaturation had long been considered an all-or-none reaction, it is now thought that many intermediary states exist between native and denatured protein. In some instances, however, the breaking of a key bond could be followed by the complete breakdown of the conformation of the native protein.

Although many native proteins are resistant to the action of the enzyme trypsin, which breaks down proteins during digestion, they are hydrolyzed by the same enzyme after denaturation. The peptide bonds that can be split by trypsin are inaccessible in the native proteins but become accessible during denaturation. Similarly, denatured proteins give more intense colour reactions for tyrosine, histidine, and arginine than do the same proteins in the native state. The increased accessibility of reactive groups of denatured proteins is attributed to an unfolding of the peptide chains.

If denaturation can be brought about easily and if renaturation is difficult, how is the native conformation of globular proteins maintained in living organisms, in which they are produced stepwise, by incorporation of one amino acid at a time? Experiments on the biosynthesis of proteins from amino acids containing radioactive carbon or heavy hydrogen reveal that the protein molecule grows stepwise from the N terminus to the C terminus in each step a single amino acid residue is incorporated. As soon as the growing peptide chain contains six or seven amino acid residues, the side chains interact with each other and thus cause deviations from the straight or β-chain configuration. Depending on the nature of the side chains, this may result in the formation of an α-helix or of loops closed by hydrogen bonds or disulfide bridges. The final conformation is probably frozen when the peptide chain attains a length of 50 or more amino acid residues.


Online Literature:

  1. K. A. Dill and J. L. MacCallum, The protein folding problem, 50 years on, Science 338, 1042-1046 (2012). (PDF) (Full Text Online) (podcast)
  2. Southall, N.T., K.A. Dill, and A.D.J. Haymet. A View of the Hydrophobic Effect. Journal of Physical Chemistry B 106: 521-533 (2002). (PDF)
  3. Summary of studies from small molecules (N-methyacetamide and benzene)

It is clear that proteins are not all that stable, and many contributions of varying magnitudes must sum to give the proteins marginal stability under physiological conditions. Hydrophobic interaction, defined in the new sense, must play a major role in stability. Also, since proteins are so highly packed compared to a lose denatured state, London Forces must also play a significant part. (Remember dispersion forces are short range and become most significant under conditions of closest packing.) Opposing folding is the chain conformational entropy just described. Since proteins are so marginally stable, even one unpaired buried ionic side chain, or 1-2 unpaired buried H bond donors and acceptors in the protein may be enough to "unravel" the native structure, leading to the denatured state.


Odorant Binding and Chemosensory Proteins

Nadja Hellmann , in Methods in Enzymology , 2020

3.1 Equilibrium conditions and the issue of reversibility

Strictly speaking, when investigating protein denaturation , thermodynamic equilibrium means that the fractions of protein in the various states (native, intermediate, denatured) are only determined by the conditions (e.g., denaturant concentration, temperature) and not by the path which led to this state (e.g., per unfolding or per refolding). Thus, unfolding and refolding curves should not show any hysteresis, but should overlap. Then the process is reversible, and both curves are in equilibrium.

To achieve equilibrium conditions, as indicated by a temporally stable spectroscopic signal, it might take a while: for chemical denaturation of OBPs often incubation times of 24 h were employed. The refolding process might take even longer and often displays considerable hysteresis ( Stepanenko et al., 2014, 2016b ). Typically, the refolding curve is the one which does not represent equilibrium conditions.

In thermal denaturation studies, different results might be obtained for different heating rates. If denaturation is slower than the change in temperature, the denatured fraction lags behind and the curves obtained do not represent equilibrium conditions.

Irreversible aggregation of the denatured protein tends to occur in thermal denaturation ( Parisi et al., 2005 ). If the temperature at which aggregation starts (Tagg) is considerably higher than the denaturation temperature (Tм), it is possible to separate the two processes, and restrict the analysis to the range below Tagg. Not unfrequently, however, both processes take place within a narrow temperature range, and the obtained value of Tм might be distorted.


Протеин

Белоктар бір-бірімен пептидтік байланыс арқылы байланысқан аминқышқылдарының қалдықтарынан (100-ден астам амин қышқылдары) түзіледі, химиялық тұрғыдан аминқышқылдарының ақуызға полимерленуі дегидратация реакциясы болып табылады, олар жоғары молекулалық салмақты (5000-нан астам) коллоидты, табиғатта емес. диализге қабілетті және ыстыққа төзімді. Әрбір ақуыздың бірегей, дәл анықталған аминқышқылдарының тізбегі бар, аминқышқылдарының реттілігі бірнеше себептер бойынша маңызды:

  • Белоктардың аминқышқылдарының ретін білу оның әсер ету механизмін (мысалы, ферменттің каталитикалық механизмін) тазартуға көмектеседі.
  • Амин қышқылдарының тізбегінің өзгеруі қалыпты емес функцияны және ауруды тудыруы мүмкін, мысалы: Sickle cell disease.

Белок құрылымы

Белок құрылымына жауапты байланыстар:

I. Коваленттік байланыстар

  1. Пептидтік байланыстар (амидтік байланыстар):Бір аминқышқылының карбон тобы басқа амин қышқылының амин тобымен (су молекуласының жойылуымен) қосылады. Бұл қатты байланыс, күшті, бұл байланыстың айналасында (С және N атомдарын байланыстыратын) ақуыз молекуласының айналуы мүмкін емес, сондықтан ол белок құрылымын тұрақтандырады, бұл байланыс трансформацияда жүреді және барлық 4 атом бір жазықтықта жатады. (яғни компланар).Белоктардың денатурациясында пептидтік байланыстар үзілмейді, яғни. жылу немесе рентгендік әсерде немесе шайқағанда, олар ферментативті әсермен немесе жоғары температурада күшті қышқыл немесе негіз арқылы бұзылуы мүмкін.
  2. Дисульфидті байланыстар (-S-S-):Олар бір полипептидтік тізбекте немесе әртүрлі полипептидтік тізбектерде 2 цистеин қалдығы арасында кездеседі, бұл өте тұрақты бонг ақуыздың денатурациясына тән жағдайларға қарсы тұрады.

II. Ковалентті емес байланыстар

Бұл әлсіз байланыстар, оларды оңай бөлуге болады, дегенмен белок молекуласындағы бұл байланыстардың көп саны ақуыздың қатпарлануын қолдайтын күштерді қосады.

  1. Hydrogen bonds are formed when a sharing of hydrogen atom occurs between the hydrogen of -NH group and the carbonyl oxygen of different peptide bonds, hydrogen bonds may be formed between polar uncharged R groups e.g. -OH with each other or with water.
  2. Hydrophobic interactions:The non-polar side chains of neutral amino acids tend to be introduced to the inside of the protein molecule exposed to water, they are not true bonds but interactions that help to stabilize the protein structure.
  3. Electrostatic bonds (ionic interaction or salt bridge): These bonds occur between the charged group of side chains of amino acids, (NH3 + of basic amino acids and COO¯ of acidic amino acids)
    They are either:
    а. Repulsive: If the interactions between the side chains are of the same sign, [both are (+) or both are (-)].
    б. Attractive: If the interactions occur between side chains of different charges [i.e. one is (+) and the other is (-)].
The conformation of proteins (Orders of protein structure)

In its native form, protein molecule has a characteristic three-dimensional shape (primary, secondary, tertiary structure), which is required for its specific biological function or activity, proteins formed of two or more polypeptide chains have a quaternary structure.

Белок құрылымы

1- Primary structure of proteins

This refers to the number and sequence of amino acids in the polypeptide chain or chains linked by peptide bonds, understanding of primary structures of proteins is important because many genetic diseases result with abnormal amino acid sequences. The amino acids sequences are read from N-terminal (amino acid number 1) to C-terminal ends of the peptide, the primary structure of proteins determines the secondary and tertiary structures which are essential for protein functions.

2- Secondary structure of proteins

Coiling, folding, or bending of the polypeptide chain leading to specific structure kept by interactions of amino acids close to each other in the sequence of the polypeptide chain, there are two main regular forms of secondary structure: α-helix and β-pleated sheets, other forms may be found.

3- Tertiary structure of proteins

It is the three-dimensional structure of each polypeptide chain, there are two main forms of tertiary structure: fibrous and globular types.

Domains are the functional and three-dimensional structural units of a polypeptide, folding of the peptide chain within a domain is independent of folding in other domains, thus each domain has the characteristics of a small compact globular protein, polypeptides that are greater than 200 amino acids generally consist of two or more domains,

The domains are usually connected with relatively flexible areas of protein. Interactions stabilizing tertiary structure include disulfide bonds, hydrophobic interactions, hydrogen bonds, and ionic interactions.

4- Quaternary structure of proteins

Certain polypeptides will aggregate to form one functional protein, proteins possess quaternary structure if they consist of 2 or more polypeptide chains, structurally identical, or totally unrelated united by non-covalent bonds (hydrogen, electrostatic bonds, and hydrophobic interaction), such proteins are termed oligomers, and the individual polypeptide chain is termed monomer or subunit, this protein will lose its function when the subunits are dissociated.
мысалы Hemoglobin is an example of protein present in the quaternary structure, it is a tetramer having 2α chains and 2β chains.

Белоктардың денатурациясы

It is the loss of native structure (natural conformation) of protein by many physical or chemical agents leading to changes in the secondary, tertiary, and quaternary structure of proteins due to rupture of the non-covalent bonds (hydrogen bonds, hydrophobic bonds, and electrostatic bonds and may be disulphide, but not peptide bonds), with loss of biological activity. Denaturation disrupts all orders of protein structure except the primary structure.


What is the Role of SDS

The R-groups of amino acids in a particular protein may bear either positive or negative charge, making the protein an amphoteric молекуласы. Therefore, in the native state, different proteins with the same molecular weight migrate at different speeds on the gel. This makes the separation of proteins in the polyacrylamide gel difficult. The addition of SDS to the protein denatures the proteins and covers them in a uniformly-distributed, net negative charge. This allows the migration of proteins towards the positive electrode during electrophoresis. In other words, SDS linearizes the protein molecules and masks the various types of charges on R-groups. In conclusion, the charge to mass ratio in SDS-coated proteins is same hence, there will be no differential migration based on the charge of the native protein. A SDS-PAGE of red blood cell membrane proteins is shown in figure 3.

Figure 3: SDS-PAGE

In addition to SDS-PAGE, SDS is used as a detergent in nucleic acid extractions for the disruption of the cell membrane and dissociation of nucleic acid: protein complexes.

Қорытынды

SDS is an anionic detergent used as a detergent in various types of biotechnological techniques. It denatures the tertiary structure of a protein to produce a linear protein molecule. Furthermore, it binds to the denatured protein in a uniform manner, providing a uniform charge to mass ratio to all types of proteins. A net negative charge is given to the protein molecule by SDS by masking the charges on R-groups of amino acids of the protein. Hence, SDS allows the separation of proteins based on their molecular weight on a PAGE as the charge is proportional to the molecular weight of the denatured proteins by SDS.

Анықтама:

1. “How SDS-PAGE Works.” Bitesize Bio, 16 Feb. 2018, Available here.

Суреттің құрметі:

1. “SDS with structure description” By CindyLi2016 – Own work (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. “Protein-SDS interaction” By Fdardel – Own work (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
3. “RBC Membrane Proteins SDS-PAGE gel” By Ernst Hempelmann – Ernst Hempelmann (Public Domain) via Commons Wikimedia

Автор туралы: Лакна

Лакна, молекулярлық биология және биохимия мамандығының түлегі, молекулалық биолог және табиғатқа қатысты нәрселерді ашуға үлкен қызығушылық танытады.



Пікірлер:

  1. Attmore

    How funny that sounds

  2. Gregory

    бұл логикалық емес

  3. Kaarlo

    Even ...

  4. Tojazil

    Айтайын дегенім, сіз қатеге жол бересіз. Мен өз позициямды қорғай аламын. Маған кешкі уақытта жазыңыз, біз талқылаймыз.



Хабарлама жазыңыз