Proteinlerin 3 Boyutlu Yapısı - fbuyukserin.etu.edu.trfbuyukserin.etu.edu.tr/Class/Ders7.pdf ·...
-
Upload
hoangnguyet -
Category
Documents
-
view
268 -
download
10
Transcript of Proteinlerin 3 Boyutlu Yapısı - fbuyukserin.etu.edu.trfbuyukserin.etu.edu.tr/Class/Ders7.pdf ·...
-
Proteinlerin 3 Boyutlu Yaps
Bazlar halat eklinde yapsal ilevi varken bazlar kresel formda ve katalitik grev
-
Proteinlerin 3 Boyutlu Yaps
Proteinin kovalent iskeletinde yzlerce tek ba var ve bunlarn etrafnda serbest rotasyon mmkn, snrsz sayda konformasyon mmkn Buna ramen zgl bir ilevi olmas onlarn zgn bir 3 boyutlu yapya sahip olduunu dndrr. Konformasyon protein atomlarnn uzaysal dzenlenimi, ba krlmakszn!!! Olaslk yzlerce ancak bir ya da iki konformasyon dominanttr.
-
Proteinlerin 3 Boyutlu Yaps
Belirli artlar altnda mevcut konformasyon termodinamik olarak en kararl yani en dk gibbs serbest enerjisine sahip konformasyondur.
Proteinlerde katlanm ve katlanmam hali ayran G 20 65 kj / mol arasndadr
Bir kovalent ba krmak 200-460 kj / mol
Normalde katlanmam hal konformasyonel entropinin En yksek olduu durum
Buna kart doal yapy sabitleyen gler? Dislfit balar H balar yonik etkileimler Hidrofobik etkileimler Bu zayf etkileimler 4-30 kj/mol ile yklabilir ancak yeknleri nemli
-
Proteinlerin 3 Boyutlu Yaps
Bir proteini suda zdmzde Hidrofobik ksmlar bulunan proteinde zcnn H balarndan nemli kayp vardr
Kald ki, H ba yaplabilen polar gruplarla bile birim ktlede kayp szkonusudur.
Bu durumlarda G nin negatif olmasn salayan faktr nedir? Hidrofobik katlanmalarda, polar olmayan gruplar biraraya geldiklerinde zc katmanda aa kan su moleklleri burada ana etmendir. S?
Byle paketlerde bulunacak polar gruplar aras hidrojen balarnn oluumu stabilize edici bir faktrdr, diagramda kazan! Bu ekilde H balar kooperatif zellikte yani birinin oluumu dierinin oluumu kolaylaytrmaktadr. (ynlendirici)
-
Peptit Bann Dzlemsellii
Kovalent ba konformasyon zerinde snrlaycdr Pauling ve Corey
Komu AA lerin -C lar , C-C-N- C eklinde dzenlenmi 3 kovalent bala ayrlmaktadr
X n kristolografi almalar C-N bann standart bir C-N bandan daha ksa olduunu (rezonans halde ift ba, oksijenin elektron ilgisi ksmi yke sahip), ayrca yukarda atomlarn (peptit grubunun alt atomu) ayn dzlemde olduklarn (yine ift ba yapsndan) gsterdi.
Etrafnda dn yok
C lar dzlemde kald mddete
Etrafnda dn var
-
Peptit Bann Dzlemsellii
Kat dzlemler C-dzlemlerin deme noktas, bu karbonun rotasyonuna bal olarak N- C iin phi, C-C iin psi olarak belirtilir. Tm peptit gruplarnn ayn dzlem zerinde olduu aadaki durumda her iki ada 180 derecedir Normalde bu iki ada -180 ile 180 aras deerler alabilmelidir!
-
Peptit Bann Dzlemsellii
Bu alarn pek ou peptit iskeleti ve AA yan gruplarnn sterik etkileiminden dolay olas deildir. Her iki a sfr iken amin hidrojeni ile karbonil oksijeni akr L Ala nin iin a olaslklar aadadr, pek ou buna benzer
Dallanm R gruplarnn a dalm daha az rn isoleucin Glisin de R grubu H , ok daha geni alar
Ramachandran grafii
-
Proteinlerin kincil Yaps
kincil yap polipeptidin belirli ksmlarnn yerel konformasyonunu ifade eder Birka tipi kararldr ve yaygn olarak bulunur
-heliks ve konformasyonlar
Helezonik bir yap Tekrarlayan birim yaklak 5.4 A, 3.6 AA Hayali bir eksen etrafnda skca sarmalanm ve R gruplar dar ynlenmi = -60 = -45 ile -50 aras, sonuta helezonik yap oluuyor
Bu sayede i hidrojen balarnn en uygun kullanm Amine bal hidrojen ile 4. AA din karbonili arasnda Her peptit ba bu oluuma katlr ve nemli kararllk salanr Polipeptitlerdeki AA lar drtte biri
-
Proteinlerin kincil Yaps
Proteinlerdeki alpha heliksin helezonik dnme ekli genellikle sa el dnl heliksdir
Saatin tersi ynde kvrlarak yukar doru ilerleyen
L tipi AA ler arasna D tipi girerse bu yap bozulur
-
AA dizisi Alpha Heliks Kararlln Etkiler
Polipeptit zincir Glulardan olumu uzun zincir ieriyorsa, karboksiller birbirini iteceinden H balarnn sabitleyici etkisi kalkar Benzer bir ekilde Lys ve Arg de yapy destabilize eder ve alpha heliks oluumunu engeller Yine geni hacimli R gruplarna sahip AA lar birbirlerine yakn durumda destabilize ederler Pozitif ykller negatif ykllerin genelde 3 AA uzanda bulunurlar ve iyon ifti oluumu salanr Ayn ekilde aromatik grup tayanlarda bu mesafede bulunup hidrofobik etkileim maksimize edilir
-
AA dizisi Alpha Heliks Kararlln Etkiler
Pro ve Gly alpha heliks yapsnn oluumuna snrlama getirir Prolinde halka yapdan dolay rotasyon kstl Pro yap kararll bozan kvrm oluturur Ayrca H ba yapabilecek N bal H bunda yoktur ve ok nadir bulunur
Bu yap sert dnlerde elverili H ler cis, betada greceiz
Gli ise ok fazla konformasyonel esneklie sahiptir
Alpha heliks yapsnn dikte ettii asal kstlamalara tabi deil Gli okca bulunan yaplar alpha heliks yapsndan olduka farkldr
-
AA dizisi Alpha Heliks Kararlln Etkiler
Son olarak AA dizisinin bandaki ve sonundaki 4 AA H ba yapsna etkin olarak girmez bunu kompanse etmek iin
Bundan dolay negatif ykl AA lar N terminuse, pozitif ykllerde C termins yakndrlar N terminse yakn pozitif ykl ya da tam tersi durum stabilizeyi negatif etkiler
Sonu olarak polipeptidin belli ksmnn alpha heliks olarak kvrlma eilimi, o ksmda bulunan AA zelliine ve srasna baldr
-
Konformasyon Bu konformasyondaki polipeptit zincirinin iskeleti heliks deil daha ok zigzag yapsndadr Bu zigzag eklindeki zincirler yan yana gelerek pile eklinde dzenlenebilirler
tabaka olarak adlandrlan bu dzende H balar polipeptit zincirinin bitiik ksmlar arasnda oluur
Head-to-Head amino H ve karbonil antiparalel, deilse paralel
R gruplar srasyla bir ieri bir dar Pileye yandan bak
Peptit ba ve
6 atom ayn dzlemde
-
Konformasyon
Ayn yne bakan R gruplar birbirini sterik olarak engellememeli
pek fibroininde R gruplar Gly ve Ala Ne bunlarn zellii En kk R gruplar
Tabakalar oluturan AA dizileri ayn polipeptit zincirinin halkas da olabilir, iki farkl zincir de yanyana gelip tabakalanma oluturabilir
Paralel ve antiparalel arasnda H ba oluum dzeni dnda fark yok denebilir
-
Kvrlmalar
Beta tabakann iki bitiik ucunu balayan beta kvrlmalar sklkla rastlanan yaplardr
Drt AA ieren 180 derecelik bir dntr
Birinci ile 4 arasnda H ba
Gly de R grubu kk ve esnek olduundan
Prolinde de cis konfigrasyon kolaylndan dar alandaki bu dnlere uyumludurlar
Bu kvrlmalar proteinin yzeyine yakn yerlerde su ile H ba yapabilecek ekilde bulunurlar
-
kincil Yaplardaki Karakteristik Ba Alar
Alpha heliks ve beta konformasyonu sterik adan mmkn olan yaplarn greceli olarak snrl bir aralna der Bu protein yaplarndan alnan phi ve psi deerlerinin ou beklenen alanlar iinde bulunmaktadr Konformasyon dnda bulunan tek AA glisindir, H yan grup dierleri iin mmkn olmayan birok konformasyonda gly yer alabilir (ak mavi alanlar)
Tavan pruvat kinaz enzimindeki AA alar Genel eilim
-
kincil Yaplardaki AA Eilimleri
Baz AAler ikincil yaplarn farkl trlerinde dier Aalerden daha iyi bir yerleim gsterir
Pro ve Gly rneklerini beta kvrlmalarnda grdk
Glu nasl aklayabiliriz? Betada neden az Alphada neden ok?
-
ncl ve Drdncl Protein Yaplar
kincil yap terimi, birincil yapda birbirine bitiik olan AA (alarla belirlenen) uzaysal dizilimlerini ilgilendirirken, ncl yap daha geni bir aral ifade eder
r: farkl tipte ikincil yaplarda bulunan AA kalntlar tamamen proteinin katlanma blgesi iinde kalarak etkileime girebilir r beta-alpha-beta
Ayr polipeptit zincirlerin (altbirimler) boyutlu kompleksler halinde dzenlenimleri drdncl yapy oluturur
Yapnn deiik dzeyleri dnldnde proteinleri iki ana grupta toplamak yararldr
Uzun iplikikler veya tabakalar halinde dzenlenmi fibrz proteinler Kresel veya globler ekilde katlanm kresel proteinler
-
Fibrz ve Kresel Protein Yaplar
Fibrz ve kresel proteinler yapsal olarak farkllk gsterir Fibrzler byk oranda ikincil yapnn tek tipinden oluurken Kreseller ikincil yapnn eitli tiplerini iermektedir
Fibrz ve kreseller ayrca ilevsel olarak da farkllk gsterir Fibrz proteinler destek, ekil ve d koruma salarken Enzim ve reglatr proteinleri kresel proteinlerden oluur
-
Fibrz proteinlerin yapsal ilevleri vardr (Tablo)
Temel yapsal birim ikincil yapnn tekrarlayan basit bir esidir
Suda znmezler ksmda ve yzeyde hidrofobik AA kalntlar ierir
Fibrz Protein Yaplar
-
Sa, trnak ve boynuzun yapsndaki proteindir ki iplikii birbirlerinin etrafnda sarlarak ileri derecede bklm bir helezonik sarmal oluturur halat mant ile salamlk ki alpha heliksin birbirine dedii yzeyde hidrofobik AA lerden olumutur ve bu AA larn R gruplar birbirleri iine girerek ikili ve st dzey yaplar aras kenetleyici zellik oluturur (dislfite ek olarak) Ala, Val, Leu, Ile, Phe gibi hdrophobic AA lerce zengin
Alpha Keratin Yaplar
-
Alpha Keratin Yaplar
Sata hcreleraras aralifler , 4 protofibril , yani yaklak 32 alpha keratinden oluur
-
Alpha Keratin Yaplar
Alpha keratinde bulunan tek bir polipeptit zincirin basit bir ncl yaps vardr bu alpha heliks ikincil yapnn hakim olduu bir ncl yapdr! Sol dnl ki tane alpha heliks yapsndaki polipeptidin birbiriyle sarlmas neyi oluturur? 4. yapy
En kk ilevsel ge aslnda i ie gemi iki heliks, superheliks 4. yap
Byle helezonik sarmallar, lifli proteinler ve kas proteini olan miyozinin yapsnda yaygndr
-
Alpha Keratin Yaplar
Fibrz proteinlerde dayanklln asl kayna bitiik konumda bulunan polipeptit zincirleri Arasnda arpraz kovalent balardr Alpha keratinlerde drdncl yapy sabitleyen balar dislfit balardr
kili sarmal iinde (hidrofobik etkileimlere ek olarak) ve ikili sarmallar aras r Gergedan boynuzunda sistein ierii % 18 ? Sa dalgalandrmas
Scak ve nem altnda alpha yaps uzayarak Beta formuna doru kayar, sa ksmen uzatlabilir ndirgeyici tiyollerle Birlikte nemli su alpha heliksteki H balarn zayflatr
Uzam haldeki proteine dalgal ekil ver ve syla oksitle Geici dalga
-
Kolajen Dayanklln artmasn salayan protein yapsdr Tendon, kkrdak ve kemik organik matriksindedir Sol el dnldr Burda helezonik kvrm alpha zincir olarak adlandrlr
= deildir? Phi ve psi farkl
Bu alpha zincirlerden tanesi birbirleri zerine sarlarak sa dnl sper heliks oluturur
Kollajen % 35 Gly, % 11 Ala, % 21 Pro ve HyPro
Besin deeri? AA dizilimi Gly-X-Pro ve Gly-X-Hypro, 3 AA repeats
l yapda herbir alpha zinciri arasnda ok sk balanma blgeleri vardr
Kontak halinde olan bu blgelerde hangi AA? Prolin yine keskin dnlerde Drdncl yap?
zincirin ok sk paket hali
-
Kolajen 3000 AA oluan 300 kDa yani herbir zincir 1000 AA oluan l sarmal yap kolajen molekln oluturur
Alpha zincirler ve liflerin kolajen moleklleri Ender arpraz balarla (lys, his) baldr Yalandka arpraz balanma artmakta ve Kkrdak dokuda krlganlk artmakta r. Lifdeki dizilimde ba gruplar aras mesafe 64 nm
Gly yerine R grubu daha byk AA (cys, ser) ler gelmesi lmcl hastalklara yok aabilmektedir Osteogenesis imperfecta, bebeklerde anormal kemik yaplanmas Ehlers-Danlos eklem kayb
Gly nemli dzeyde zararl etki oluturmakszn baka AA ile yer deitiremez Kopma dayanm yksek ancak gerilme yok nki 3 l sarmal ve ift balar gerilmeye izin yok
-
pek Fibroini Bcekler ve rmceklerde
Arlkl Beta konformasyonu
Ala ve Gly ok bylece sk paketlenebilen Beta tabakalar i ie geebilir
rmcekte iplik reten yaplarn SEMi
-
pek Fibroini
Uzatabilir miyiz? Alpha helik scak nemle ksmen uzuyordu
Beta konformasyon zaten en uzun hali
Interdigitated R gruplar salamlk Amorf ksmlar esneklik salyor Esneklikte ayrca zayf tabakalar aras etkileimler H balar ve VDW
Dislfit olsa daha kstl r trnak alpha heliks kstl bklme
HSA: 64.5 kDa, kresel
-
X-In Kristalografisi Kresel proteinlerde 3 boyutlu yapnn analizi ileri deneysel tekniklerin kullanmn zorunlu klmaktadr dizilim 3D bilmede yeterli mi! Neden normal dalga boyunda k kullanamyoruz?
N = 2dSin Bir kristalde atomlarn yerini, bu atomlara bal elektronlar tarafndan krnma urayan belirli dalga boyunda X nnn, fotoraf filmi zerinde oluturduu noktalarn yerleim ve younluklar llerek belirlenmesine XRC denmektedir.
-
X-In Kristalografisi
Kristal yap, protein gibi byk molekllerden oluuyorsa ok sayda atom binlerce krnm noktas, yap ancak bilgisayar yoluyla saptanabilir
Molekldeki her bir atom (e), krnm desenine katkda bulunur
Krnm deseni 3D e younluk haritas e younluktan atom ekirdeklerinin yeri Ardndan 3D yap
Genelde NMR ile kyaslanarak teyit edilir
-
NMR
Protein yap tayininde nemli bir tamamlayc teknik Moleklde bulunan 1H ya da 13C gibi belli nkleer spin saysna sahip atomlar dardan bir statik manyetik alana tabi tutularak az ve ok enerjili populasyonlara ayrlr Dardan manyetik alana dik uygulanan radyo dalga boyunda EM mas az enerjililer tarafndan sorulur Kimyasal evre sorulacak RF sinyalinin frekansn belirler
MR da da benzer mantk, farkl dokular(yaralanm) Farkl absorpsiyonlama farkl renkler
2D NMR ile atomlar aras mesafe ve onlarn konumlar 3 D yap
-
KRESEL PROTENLERN 3D YAPILARI Kresel proteinler, enzimler, reglatr proteinler, motor proteinler ve immnoglobnleri kapsayan geni bir ailedir. Bir kresel proteinde polipeptit zincirin farkl blmleri birbiri zerine katlanr Yukarda bahsi geen teknikler yardmyla her iki ylda bir yaps akla kavuan kresel protein says yaklak iki katna kmaktadr.
boyutlu yaplar belinlenmi biyolojik makromolekller PDB isimli bir arivde bulunmakta
Kresel proteinlerin 3 boyutlu yaplaryla ilgili ilk almalar 1950 lerde Miyoglobin zerinde XRC ile balamtr. 16700 g/mol, kas hcrelerinde oksijen balayc levi hem depo hem de kaslan kas dokusuna oksijen difzyonu 153 AA li tek bir zincir ve Hem! grubundan olumaktadr
-
Hem grubu demir protoporfirine verilen isim ve ayn grup hemoglobinde de bulunmakta ve oksijen balayc rol oynamaktadr. Bu proteinlerin koyu krmz-kahve renginden sorumlu Balina, yunus gibi memelilerin kas dokular da ayn renkte nki?
Bu dokularda miyoglobince oksijen depolanmas ve difzyonu Bu hayvanlarn uzun sre su altnda kalabilmesinin sebebidir Merkezdeki demir hem dzlemine dik iki ba daha yapar
Biri 93. AA olan His Dieri de molekler oksijen
Kovalent ba
KRESEL PROTENLERN 3D YAPILARI
-
Bu dzlemsel grup, miyoglobin moleklndeki bir cep iinde bulunur
Bu cepte hemin zcye ulaabilirlii kstlanmtr bu sayede zelti varlnda oluan ve oksijen balamayan Fe+3 yapsndan korunup, oksijeni tersinir balayabilen ferrz formunda Fe+2 kalr ve ilevini icra eder. Deiik kvrlmalar ve sekiz adet sa el dnl alpha heliks yap proteini oluturur
AA lerin % 70 i bu heliks blgelerde X n analizleri herbir R grubunun kesin konumunu belirlemitir
KRESEL PROTENLERN 3D YAPILARI
-
Hidrofobik R gruplar molekln i ksmnda yer alarak suyun etkisinden saklanrlar
Bu merkez ok iyi paketlenmitir (hidrofobik ve polar olmayan gruplar istiflenmi) ve ancak 4 su molekl sabilir
Bu paketin stabilizasyonuna katk asl olarak polar olmayan gruplar aras etkileimlerden kaynaklanmaktadr
Yukardaki as yap protein yzeyini ve cepleri gsterir ve aadaki boluk dolgulu yap her bir atomu gstermektedir
Kvrlmalarda hangi AA bekliyoruz? Drt prolinden 3 kvrlmalarda Dierlerinde ise R grubun hacim ve ekli nedeniyle alpha heliks yapsna ok uymuyan Ser, Thr ve Asn var.
KRESEL PROTENLERN 3D YAPILARI
-
X n almalar miyoglobin gibi dier kresel proteinlerde de boyutlu yap polipeptit zincirin katlabilecei pekok ekilden sadece birinde ve kendine zg bir ekilde bulunduunu gstermitir. Aada sitokrom c, lizozim ve ribonukleaz proteinlerinin ncl yaplar verilmitir ve hepsini ilevlerindeki farkllklara parallel bir ekilde AA dizilimleri ve ncl yaplar farkl farkldr Her de kk ve kolay analiz edilebilecek yapdadrlar, max Mw ~ 15 kDa
KRESEL PROTENLERN NCL YAPILARI
-
Sitokrom c mitokondride solunum zincirinin bir bileeni ve bir hem protein, kovalent bal hem grubu
12400 g/mol ve 100 AA, tek zincir + hem
Yapnn yalnz % 40 alpha heliks yapda gerisi dzensiz kvrmlar
D yzey belirginletirilmi gsterim ve eritsel gsterim
Kovalent bal hem grubu yapy birarada tutucu stabilizr zellik katmaktadr.
STOKROM C
-
14.6 kDa ve polisakkaritlerin hidrolitik ykmnda grevli Pekok bakteriyi yok edici nki bakteri hcre duvar
4 adet dislfit ba yapnn kararllna katk salamaktadr
Aktif blge (krmz ile belirtilen) substratn baland ve katalizinin gerekletii cep eklinde bir blgedir
Polisakkarit buraya uyumlu
129 AA ve yapnn tamam alpha heliks yapda
% 40 alpha heliks, bir ksm beta tabaka
LZOZM
-
13,7 kDa ribonkleik asitlerin belirli balarn hidroliz eder
124 AA ve ok az ksm alpha helik, ounluk beta tabakalar
Drt adet dislfit ba stabilite de etkili
Kk kresel proteinlerde hidrofobik AA lerin hidrofobik i ksmda korunmaya daha az eilimleridir
Hacim / yzey alan oran Yzeydeki molekl says giderek artmakta Nanoparack mant ile ayn
Yine bu kk yaplarda kararlla katkda bulunan zayf etkileimlerde daha az olacandan yapnn stabilizasyonu .. ile salanr
Dislfit balar ve hem gruplar
RBONKLEAZ
-
Deiik proteinlerin herbiri kendi ilevleriyle ilgili farkl yaplara sahiptirler
Ortak ynleri ise hidrofobik AA lerin i ksma ynelmi Hidrofilik AA ler d yzeyde AA ler arasnda H balar ve iyonik etkileimlerle VDW etkileimleri sz konusu
PROTENLERN NCL YAPILARI
-
levleri farkl proteinlerde tekrarlayan modeller hemen hemen ortaktr Tipik bir kresel proteinin 3 boyutlu yaps, birletirici blmlerle balanm alpha heliks ve beta tabaka konformasyondaki polipeptit paralarnn bir topluluu olarak dnlebilir
Bu yaplar daha sonra birbirleri zerine yerleerek ve balayc ksmlar dzenlenerek ncl yapy oluturur
Bu yerleme ve dzenlenmeler pek ok protein yapsnda benzer kararl motifleri dourur
fibrzlerdeki sper heliks yaplar gibi
Bu motifin bir rneini alpha-keratinde grdk Burdaki spersarmal yap birok protein rneinde karlalan bir motifdir.
KRESEL PROTENLERDE MOTFLER
-
KRESEL PROTENLERDE MOTFLER
Birka yz AA den daha fazla AA ieren proteinlerde sklkla iki yada daha fazla kresel birim eklinde katlanr Bu birimler farkl ilevlere sahip olabilir Troponin C, kalsiyum balayan iki farkl globle sahiptir Super ikincilden daha kompleks
-
KRESEL PROTENLERDE MOTFLER
Basit motiflerin tanmlanmasnda baz nemli katlanma kurallar mevcuttur Hidrofobik amino asit R gruplarnn suyu darda brakacak ekilde gml olmas en az iki tabakal bir ikincil yapy gerektirmektedir -- ierde kalan R gruplar Beta-alpha-beta halkas ve alpha-alpha kesi
-
KRESEL PROTENLERDE MOTFLER
Alpha heliksler ve beta tabakalar proteinlerde birarada bulunduunda farkl yapsal tabakalarda (hidrofobik ep dnda) daha ok bulunurlar
Kolay hidrojen ba kuramamaktan dolay
-
KRESEL PROTENLERDE MOTFLER
kincil yapnn elemanlar dm oluturmaz
?
-
KRESEL PROTENLERDE MOTFLER
Beta konformasyonun en kararl ekli her bir parann sa-el ynnde hafife kvrld durum
Sol el daha keskin ayla dnmekte (birka AA sonunda 180 derece dnyor), oluumu zor Birok para biraraya geldiinde, yapda bulunan beta tabakalarn kvrlmas, zgn yaplarn olumasna yol aar
Beta fs ve kvrlm beta tabaka
-
KRESEL PROTENLERDE MOTFLER
Kk motifler birleerek byk motifler oluturabilir
Enzimlerde ep olumunda birka beta-alpha-beta halkas biraraya gelip uygun boluu oluturur
-
KRESEL PROTENLERDE YAPISAL SINIFLANDIRMA
The structural classification of proteins (SCOP) veritaban yaps akla kavuturulmu proteinleri snflayan bir veritabandr Protein yaplar
Tm alpha Tm beta Alpha/beta alpha ve beta paralarnn kark olduu Alpha + beta, alpha ve beta blgelerin ksmen ayrlm olduu
Hangisi daha oktur? Farkl tabakalar tercih ettiklerini grmtk, o zaman + daha fazla olmal
-
KRESEL PROTENLERDE YAPISAL SINIFLANDIRMA
PDB kod (SCOP PDB de yaps akla kavuturulmu olanlar) Katlanma Aile ve speraile Protein ad Tr
-
KRESEL PROTENLERDE YAPISAL SINIFLANDIRMA
Drt bakl beta pervanesi
-
KRESEL PROTENLERDE YAPISAL SINIFLANDIRMA
-
KRESEL PROTENLERDE YAPISAL SINIFLANDIRMA
-
KRESEL PROTENLERDE DRDNCL YAPILAR Basit dimerlerden, ribozomsu yaplara kadar bir yelpaze Ribozomda dzinelerce altbirim ve RNA molekl birada oklu altbirime sahip proteinler multimer ya da oligomer (birka altbirim) olarak adlandrlr Protomer tekrarlayan altbirim ya da altbirim grubu
(A)n, (AB)n, (ABCD)n (baz virs klfnda bu ekilde) herbir harf bir ppz En ok allm yaplardan hemoglobin 2 alpha, 2 beta 4 adet de hem grubu Miyoglobinde bir hem vard, tek globl, hemoglobini zmek ok daha zor olmutur
Alpha-Beta Protomeri Molekl de Bir dimer An? ()2 Alpha heliks beta sheet deil lk isimlendirme bu harflerle yaplm, yapda beta yok
-
PROTENLERDE SMETR Multimerik proteinlerin benzer altbirimleri genellikle bir ya da belirli sayda simetrik modeller halinde dzenlenmitir
En ok rastlanlanlardan birisi dngsel simetridir
E protomer yaplar
Dikey eksen etrafnda ka derece
dndrerek ayn yapy elde ederim
120
C360/120
C3 dngsel simetri
-
PROTENLERDE SMETR
Daha kompleks dngsel simetriler mevcut 12 keli, 20 ekenar gen yz 3 farkl simetri eksen etrafnda dndrlerek ekenar yzler eletirilebilir
5, 3 ve 2 kat
Gerekte var m bu yap?
-
PROTENLERDE SMETR
Her bir ekenar gende 3 protomer, her bir protomer 4 farkl ppz tek kopyas Genetik materyali koruyan toplam ka protomer? Ka ppz? 60-240 Poliovirs bu ekilde Peki daha fazlas mmkn m Ttn mozaik virste 2130 zde altbirim bir klf oluturur, helikal simetri
-
PROTENLERDE SMETR ve VERMLLK
Virsn genetik materyali tek zincir halinde byle bir ppz iin zaten yetersiz Tekrarlayan kopyalar yaparak nkleik asitlerini, yani genetik materyalini en verimli ekilde
100kDa zerindeki pekok protein ok sayda altbirime sahiptir
Altbirim oluturmann bir avantaj daha bulunmakta
Protein biyosentezi srasndaki Hata skl 10000 AA de 1 AA ok uzun ppz yapsa bu dk oran bile hasarl protein olasln ykseltir ok uzun zincir yerine tekrarlayan daha ksa ama hatasz zincirler ile ilevsel olarak ok daha verimli proteinler sentezlenebilmektedir
-
Btn proteinlerin oluumu ribozomlar stnde AA larn ardk dizilimi eklinde balar ancak
Doal konformasyonuna ulamas iin sentez srasnda ve/veya sonrasnda katlanmas gerekir
Bu konformasyonda belirli hcresel artlar altnda ilemek zere programlanmtr
Bu artlardaki kk oynamalar protein yapsnda kk ya da byk deiikliklere yol aar Bunlar gibi etkenler neticesinde ilev kayb iin yeterli olan yap kaybna denatrasyon denir. Bu srete katlanma ya da konformasyonun tamamnn bozulmas gerekmez
Denatre proteinler de ksmen katlanm konf.
ou kez yap zayf etkileimleri (zellikle H balarn) kran s ile denatre olur
Yava artan scaklkla denatrasyon derecesi izilirse denatrasyonun dar bir scaklk aralnda gerekletii grnr (CD Extend of helikal content, ya da FL d(A-D)) Denatrasyonun gerekletii araln orta noktas Tm
PROTEN DENATRASYONU VE KATLANMA
-
Ani deiim denatrasyonun kooperatif bir sre olduunu Yani bir ksmnda oluan yap kayb dier ksmlar kararsz klmakta olduu dnlebilir
Scak yer alt sularnda (100 C) yaayan bakterilerde proteinler denatrasyona dayankl
Benzer E.Coli proteinlerin yapsndan ok az farkllk gstermekte!! (allan bir alan)
Scakla ek olarak hangi faktrler denatrasyonu tetikler
pH, organik zcler, re ve GdnHCl gibi katlar ve deterjanlar
Hibiri kovalent ba krm iermeyen lml etmen
Organik zcler, re ve deterjan nasl etki eder? Kresel proteinlerin merkezini sabitleyen hidrofobik etkileimler zerine etki eder zelti polaritesi azalr, paketlenme zayflar
Ar pH protein net ykn deitirir , elektrostatik itmeler artar ve H balar bozunur Farkl denatre haller birbirinden farkldr
PROTEN DENATRASYONU VE KATLANMA
-
PROTEN RENATRASYONU Renatrasyon nedir? Denatre edilmi baz kresel proteinlerin, doal konformasyonlarnn kararl olduu artlara konulduklarnda doal yap ve aktivitelerini yeniden kazanmalardr.
Yanda saf ribonkleaza indirgeyici! madde ieren deriik re zeltisi uygulannca tamamen denatre
ndirgeyici madde ne yapyor? 4 dislfit ban ykarak 8 cys kalntsn serbest brakr re ise hidrofobik etkileimleri bozar Bylece katlanm yapdan serbest yapya dn
Tm katalitik aktivite kaybolur bk. Yap is gone
Bu faktrler ortamdan uzaklatrldnda denatre yap tekrar katlanarak gerek ncl yapya dner ve katalitik zellik yeniden gsterir
-
?? Dislfit balar ayn yerde Ka ihtimalde bir? 7*5*3 r 84-95 ihtimali daha yakn?
Dislfit balarnn doru yerleimi ve doal konformasyonun oluumu iin zayf ba etkileimlerinin gereklidir
Ayn renatrasyon eilimi sentetik enzim iin de grlmekte
Kovalent ba krlmad iin denatre halde dizilim deimiyor AA dizilimi ncl yap iin gerekli bilgiyi ihtiva eder
PROTEN RENATRASYONU
-
POLYPEPTTLERDE KATLANMA HIZI
Proteinler byk bir hzla retilirken ayn hzda katlanabilirler mi? E.coli 100 AA bir zinciri 37 C de 5 saniyede sentezler peki doal yapya nasl ular? Protein aktif yapsn bulana kadar iskelet yapdaki her tek ba etrafnda konformasyonlar dnrsek (R grup rotasyonlar)
Her kalnt iin ort. 10 konformasyon olsa 10100 olaslk Her bir konformasyon mmkn olan en ksa srede gereklese (10-13 san tek bir molekler titreim zaman) 1079 yl, tamamen rastgele bir sre olmad kesin! Bu ilem mikrosaniye srelerde gerekleiyorsa kestirme yollar olmaldr
36 AA lik ppz ve 3000 su molekl olan bir pakette olas konformasyonlar bilgisayar ile hzlandrlarak en kararl enerji seviyesine sahip konformasyon 6 aamada 1 ylda oluturulmutur. Bu gnmzde birka aya inmi durumda
-
POLYPEPTTLERDE KATLANMA HIZI Katlanmay aklamak iin deiik modeller gelitirilmitir
Birincisi hiyerarik oluumdur Yerel olarak ikincil yaplar oluur Snrlamalar (geen derslerimizde grdmz) ynlendirmesiyle alpha heliks ve beta tabakalar yerel olarak oluur Bunu uzun aralktaki etkileimler izler yani iki alpha heliks kararl sperikincil yap iin biraraya gelirler ve bu ekilde tm ppz katlanana dek etkileimler srer
Baka modellerde ise katlanma polar olmayan gruplarn kapanmas ve sk bir ekilde paketlenmesiyle balar erimi globl yap gerek ilerleyi her ikisinden de katklar ierebilir!
36 AA lik ppz ve 3000 su molekl olan bir pakette olas konformasyonlar bilgisayar ile hzlandrlarak en kararl enerji seviyesine sahip konformasyon 6 aamada 1 ylda oluturulmutur. Bu gnmzde birka aya inmi durumda
-
POLYPEPTTLERDE KATLANMA Termodinamik olarak katlanma sreci bir tr serbest enerji hunisine benzetilebilir
Huninin dibinde ne var? Katlanmamken yksek konformasyonel entropi ve yksek enerji
entropi azalyorsa niye kapanyor? Huni daraldka mevcut konformasyonel trlerin azaln ve dibinde en dk enerjiyle tek doal konformasyon Yanlardaki ukurlar yar kararl ara rnler sonunda doal konformasyona dnerler
Erimi globl serbest halden daha dk enerji nki stabilite arttrc hidrofobik etkileimler Bu noktadan sonra H-ba, iyonik etkileimler sonucu giderek den enerji
-
KATLANMA HATALARI Proteinlerdeki katlanma hatalar genetik insan hastalklarnn molekler temelini oluturur
Kistik fibroziz CF, Klor iyonlar iin kanal grevi gren cystic fibrosis transmembrane conductance regulator isimli proteinin yanl katlanmas sonucu oluup 30 ya alt lmlere sonu verir
508. AA olan phe nin delesyonu genetik mutasyon Mukus akcigerleri tkyor ve bakteri remesi sonucu lm
Buna benzer bir rnei grmtk Kolajendeki hastalkla ilgili mutasyonlarn ou da hatal katlanmaya neden olur
Gly yerine baka AA, lmcl kemik ve kkrdak sorunlar Bir AA eksiklii bile doal konformasyondan yoksun brakabilmektedir
-
KATLANMA HATALARI-deli dana Benzer bir hastalk deli dana, kuzularda uyuz, insanlarda kuru hastalklardr Dzenli ve devaml beyin dokusunu delikli sngere dndren bir hastalk koordinasyon kayb lk defa protein katlanma hatas olduu iddias aknlkla karland ancak hastala neden olan ajanlarn genetik maddeden yoksun olduu bulunduu
Prion proteini (PrP) normal beyin dokusunda olan bir protein Bu protein PrPSc formunda yanl katlandnda salkl PrP leri de etkileyip (virs gibi) onlar da PrPSc ye dntryor ve zincirleme etki Mekanizma tam olarak anlalamamtr ancak kodlayan gendeki mutasyon neden olmal!
-
YARDIMLI KATLANMA Proteinlerin tmnde kendiliinden katlanma gereklemez. Pekounda zellemi proteinler yardmyla katlanma kolaylatrlr. Molekler aperonlar ksmen katlanm ve uygun katlanmam polipeptitlerle etkileime giren proteinlerdir.
Hsp 70 ve aperoninler olarak adlandrlr Bunlar uygun mikroortam oluturma ya da katlanmann metabolik yolunu kolaylatrmay salar Yanda GroEl/GroEs aperonin sistemi E.colideki Proteinlerin %10-15 inin katlanmasnda etkindir Kesit yapdan grld zere boluklu ksm katlanacak zincir iin bir cep oluturur Herbiri heptamerik 3 alt birim karyotlarda da karl mevcut Neden Gro? Bakteri bymesindede gerekli ve ilk kez bu ekilde tanndklarndan bu ad almlardr.
Growth protein
-
YARDIMLI KATLANMA Proteinlerin tmnde kendiliinden katlanma gereklemez. Pekounda zellemi proteinler yardmyla katlanma kolaylatrlr. Molekler aperonlar ksmen katlanm ve uygun katlanmam polipeptitlerle etkileime giren proteinlerdir.
Hsp 70 ve aperoninler olarak adlandrlr Bunlar uygun mikroortam oluturma ya da katlanmann metabolik yolunu kolaylatrmay salar Yanda GroEl/GroEs aperonin sistemi E.colideki Proteinlerin %10-15 inin katlanmasnda etkindir Kesit yapdan grld zere boluklu ksm katlanacak zincir iin bir cep oluturur Herbiri heptamerik 3 alt birim
Krmz ve Mavi GroEL, Sar GroES karyotlarda da karl mevcut Neden Gro? Bakteri bymesindede gerekli ve ilk kez bu ekilde tanndklarndan bu ad almlardr.
Growth protein
-
YARDIMLI KATLANMA
Bu aamadaki mekanizma tam anlalamtr
-
YARDIMLI KATLANMA Hsp70 proteini dier molekler aperon snfdr Yksek scaklk altnda bulunan hcrelerde daha ok bulunur Bu daha ok yanl katlanmay bloke edici olarak
Proteinin hidrofobik AA lerce zengin blgesine balanarak uygunsuz agregasyon (kararsz topaklanmalar) engellenir, scaklkla denatre proteinlere balanarak korur renatre olmalarna katk salar
Zardan geene kadar katlanmam halde kalmas gereken baz proteinlerin katlanmasn engeller Sitozolden mitokondriye giden protein katlansa sitozolde istenmeyen katalitik ilevlere sebep olacak, bu yzden korunuyor ve mitokondri zarndan getikten sonra doal yapsna ulayor
Bakterilerde Hsp 70 ilevindeki proteinler ksmi katlanmaya yardm ederler PDI, protein dislfit izomeraz Yanl dislfitleri temizler Doru dislfit elemeleri salar