Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf ·...
Transcript of Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf ·...
![Page 1: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/1.jpg)
• Rendgenska strukturna analiza proteina• Konformaciona stabilnost proteina• Supersekundarne strukture/Domeni
Tercijarna struktura globuralnih proteina
![Page 2: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/2.jpg)
Nivoi strukture proteina(strukturna hijerarhija)
![Page 3: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/3.jpg)
Tercijarna struktura globularnihproteina se definiše kao:
• Kompletna trodimenzionalna (3-D) struktura ....ili
• Konformacija ....ili
• Način organizacije sekundarnih struktura i položaj bočnih aminokiselinskih ostataka
![Page 4: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/4.jpg)
Globularni i fibrilni proteini
![Page 5: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/5.jpg)
Primeri proteinaTabela 1.2: Primeri proteina.
NAZIV PROTEINA AKTIVNOST / FUNKCIJA / NALAZENJE
Enzimi kataliza svih reakcija u zivim sistemimaTransportni proteini
hemoglobin transport kiseonika i ugljendioksidamioglobin transport kiseonika u misicimaserum albumin transport masnih kiselina, steroida, lekova...
Kontraktilni proteinimiozin pokretljivost misicaaktin
Zastitni proteiniimunoglobulini stvaraju kompleks sa stranim telomfibrinogen prekursor fibrina pri zgrusavanju krvitrombin komponenta u zgrusavanju krvi
Hormoniinsulin regulise metabolizam glukozehormoni rasta stimulisu rast
Rezervni proteini rezerva aminokiselina za mladu jedinkuovalbumin Jajekazein Mlekogliadin Psenica
Strukturni proteiniα-keratin kosa, koza, krzno, noktifibroin svila, paukova mrezakolagen vezivno tkivo
![Page 6: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/6.jpg)
Kako se određuje 3-D struktura proteina?
• Rendgenska strukturna analiza kristala!– “zamrznuto” stanje molekula proteina– kristalni kontakti✔ mogu da se odrede i strukture velikih molekula
proteina
• NMR proteina u rastvoru!✔ protein u rastvoru– za sada samo proteini ograničene veličine
![Page 7: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/7.jpg)
Naelektrisanje
http://crystal.uah.edu/~carter/protein/crystal.htm
Kristal proteina je mozaik od miliona kopija molekula proteina!!!
ČČakak 70% 70% kristala proteina kristala proteina ččine ine molekulimolekuli vodvode!e!
![Page 8: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/8.jpg)
Kristalizacija proteina
• Čistoća proteina• Precipitant (tip i
koncentracija)• pH - obično se testira na
1/2 pH jedinica• Temperatura• Koncentracija proteina• Prisustvo supstrata,
proizvoda ili analoga• Aditivi - DTT, EDTA• Vreme!!!!
Kristalizacija se postižesmanjivanjem rastvorljivostiproteina u rastvoru u uslovima pri kojima je datiprotein stabilan.Kako naći te uslove?
![Page 9: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/9.jpg)
1. Pomešati veliku zapreminurastvora proteina sakoncentrovanim rastvoromprecipitanta do slabeopalescencije rastvora.
2. Preneti alikvot u odgovarajući malisud (sa zatvaračem) i ostaviti daprotein iskristališe.
Tradicionalna tehnika kristalizacije
![Page 10: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/10.jpg)
Primer: kristalizacija mioglobina
![Page 11: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/11.jpg)
Metoda viseće kapi
~0.5mm
![Page 12: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/12.jpg)
Ploča sa 24 rupe za metodu viseće kapi
![Page 13: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/13.jpg)
Rendgenska strukturna analiza proteina
![Page 14: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/14.jpg)
Difrakcione mape
Difrakciona slikaIzvor X-zraka Kristal
![Page 15: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/15.jpg)
Iterativno poboljšanje
![Page 16: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/16.jpg)
Prikazivanje 3-D strukture proteina: pravljenje modela na osnovu koordinata atoma
![Page 17: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/17.jpg)
Konformacija polipeptidnog niza može da se definiše i pomoću ϕ i ψ uglova
![Page 18: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/18.jpg)
Kristalne strukture 1970 - 2005
![Page 19: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/19.jpg)
Koliko je 3D struktura proteina do sada određeno?
• U humanom proteomu se nalazi 100 000 različitih proteina.
• Kristalna (3D) struktura je urađena za oko 25 000 proteina iz svih organizama.
![Page 20: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/20.jpg)
Gde se čuvaju podaci? The Protein Data Bank
ATOM 1 N ALA E 1 22.382 47.782 112.975 1.00 24.09 3APR 213ATOM 2 CA ALA E 1 22.957 47.648 111.613 1.00 22.40 3APR 214ATOM 3 C ALA E 1 23.572 46.251 111.545 1.00 21.32 3APR 215ATOM 4 O ALA E 1 23.948 45.688 112.603 1.00 21.54 3APR 216ATOM 5 CB ALA E 1 23.932 48.787 111.380 1.00 22.79 3APR 217ATOM 6 N GLY E 2 23.656 45.723 110.336 1.00 19.17 3APR 218ATOM 7 CA GLY E 2 24.216 44.393 110.087 1.00 17.35 3APR 219ATOM 8 C GLY E 2 25.653 44.308 110.579 1.00 16.49 3APR 220ATOM 9 O GLY E 2 26.258 45.296 110.994 1.00 15.35 3APR 221ATOM 10 N VAL E 3 26.213 43.110 110.521 1.00 16.21 3APR 222ATOM 11 CA VAL E 3 27.594 42.879 110.975 1.00 16.02 3APR 223ATOM 12 C VAL E 3 28.569 43.613 110.055 1.00 15.69 3APR 224ATOM 13 O VAL E 3 28.429 43.444 108.822 1.00 16.43 3APR 225ATOM 14 CB VAL E 3 27.834 41.363 110.979 1.00 16.66 3APR 226ATOM 15 CG1 VAL E 3 29.259 41.013 111.404 1.00 17.35 3APR 227ATOM 16 CG2 VAL E 3 26.811 40.649 111.850 1.00 17.03 3APR 228
• http://www.rcsb.org/pdb/
![Page 21: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/21.jpg)
Mioglobin i hemoglobin: prve kristalnestrukture globularnih proteina
1914 - 2002
![Page 22: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/22.jpg)
Tercijarna struktura mioglobina
![Page 23: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/23.jpg)
• molekul je kompaktan (malo šupljina u unutrašnjosti3-D strukture)
• 75% polipeptidnog niza je u α heliksu
• unutrašnjost i spoljašnost molekula se razlikuju i dobro su definisane
• unutrašnjost molekula se sastoji skoro isključivo odnepolarnih aminokiselinskih ostataka
• na spoljašnjoj strani se nalaze polarni ostaci ali ima i nepolarnih ostataka
Strukturne karakteristike mioglobina
![Page 24: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/24.jpg)
Ramachandranov dijagram za mioglobin
![Page 25: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/25.jpg)
3D struktura nekih malih proteina
![Page 26: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/26.jpg)
Zašto se polipeptidni niz uvija u jednu, jedinstvenunativnu konformaciju?
Gde se nalazi informacija za uvijanje proteina?
• U razvijenoj konformaciji svaki ak ostatak zauzima bilokoju od 3 (dozvoljene) kombinacije ϕ i ψ uglova.
• Niz od 100 ak ostataka bi mogao da zauzme 3100 ili 1048
konformacija.
• Nativni molekul proteina se nalazi u jednoj jedinstvenojkonformaciji (jedna određena kombinacija ϕ i ψ uglova).
![Page 27: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/27.jpg)
Anfinsenov eksperiment: aminokiselinska sekvenca određujejedinstvenu nativnu konformaciju!
![Page 28: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/28.jpg)
Aminokiselinska sekvenca određuje 3-D strukturu
![Page 29: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/29.jpg)
Konformaciona stabilnost
• Nativna konformacija proteina je stabilnijaod razvijene.
• Razlika je mala:– Konformaciona stabilnost malih globularnih
proteina -20 do - 40 kJ/mol.
• Promenom spoljašnjih uslova može se lakoizazvati razvijanje (denaturacija) proteina.
![Page 30: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/30.jpg)
Konformaciona stabilnost:ΔG između nativne i razvijenekoformacije u vodi (vodenom sredini/puferu)
ΔGtotal = ΔHniz − (TΔSniz + TΔSvode)
K = [N]/[D]K>1
−RTlnK = ΔGtotalΔGtotal < 0
Konformaciona entropija (ΔSniz<0 za uvijanje)favorizuje razvijanje proteina!!!!!
Entropija vode (ΔSvode>0 za uvijanje): favorizuje uvijanje proteina!!!!
![Page 31: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/31.jpg)
Kako “savladati” konformacionuentropiju?
• medjumolekulske sile• hidrofobni efekat (efekat vode)
![Page 32: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/32.jpg)
Međumolekulske sile
• nevezivne (van der Waalsove) interakcije
• elektrostatičke interakcije
• vodonične veze
![Page 33: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/33.jpg)
Nevezivne interakcijeIzmeđu bilo koja dva atoma - čak između potpunonepolarnih dolazi do privlačnih sila (interakcija).
![Page 34: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/34.jpg)
Elektrostatičke interakcije
![Page 35: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/35.jpg)
Jonske interakcije“Soni most”
![Page 36: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/36.jpg)
Vodonične veze
Vodonične veze koje se nalaze u biološkimsistemima:
![Page 37: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/37.jpg)
Vodonične veze nađene u proteinima
![Page 38: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/38.jpg)
Međumolekulske sile & hidrofobni efekat
ΔG = ΔH - T ΔS
![Page 39: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/39.jpg)
Hidrofobni efekat
• Unutrašnjost globularnih proteina je nepolarna• Značaj okoline za 3-D strukturu proteina• Definicija hidrofobnog efekta• Entropijska priroda hidrofobnog efekta• Uređenost molekula vode oko nepolarnih
molekula• Kako se meri hidrofobni efekat?
![Page 40: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/40.jpg)
Hidrofobna unutrašnjost (jezgro) lizozima
1HELHidrofobne aminokiseline
Hidrofilne aminokiseline
![Page 41: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/41.jpg)
Značaj okoline za nativnu strukturumolekula proteina
• Dodatak deterdženata, organskih rastvarača i dr. u rastvor nativnog proteina izaziva denaturaciju!
• Značaj vode: dodatak polarnih rastvarača kao što sudimetil sulfoksid (DMSO ) denaturiše proteine!
Molekul proteina je okružen slojem (ljuskom) čvrstovezane vode!
Molekul proteina podseća na “kapljicu ulja”
![Page 42: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/42.jpg)
Hidrofobni efekat
Šta zaključujemo?Pri prelasku nepolarnih molekula iz vode u organski
rastvarač ΔG < 0 i ΔS (vode) > 0!
![Page 43: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/43.jpg)
Molekuli vode gradi uređene struktureoko nepolarnih ostataka
![Page 44: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/44.jpg)
Pažljivo posmatrajte donju sliku. Opišite šta slika prikazuje. Navedite primere iz biohemije sa kojima ste se sreli, a za koje je ova slika
relevantna.
![Page 45: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/45.jpg)
Hidrofobni efekat
![Page 46: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/46.jpg)
Primer klatrata
![Page 47: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/47.jpg)
Neuređenost vode raste kada se nepolarniostaci međusobno agregiraju!
![Page 48: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/48.jpg)
Kako se meri hidrofobni efekat?
![Page 49: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/49.jpg)
“Pokopane” hidrofobne površine
• Količina “pokopane” površine proteinakorelira sa stabilnošču nativnih molekulaproteina.
• Smanjenje 1Å2 dodirne hidrofobnepovršine sa vodom daje/”vredi” ~25 cal mol-1 stabilnosti.
![Page 50: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/50.jpg)
Indeks hidropatije za aminokiselinske ostatke
![Page 51: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/51.jpg)
Indeks hidropatije
α-heliksi u molekulima proteina su amfipatični!
![Page 52: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/52.jpg)
Smatra se da samo mali deo od mnoštvamogućih aminokiselinskih sekvencipolipeptidnog niza mogu da dajujedinstvenu stabilnu konformaciju!
Evolucija je izabrala ove sekvence zabiološke sisteme!
![Page 53: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/53.jpg)
Strukturne karakteristike globularnihproteina
• Do sada je urađeno više od 25 000 kristalnihstruktura proteina.
• Šta smo iz ovoga naučili?
• Supersekundarne strukture !
• Domeni!
![Page 54: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/54.jpg)
Nivoi strukture proteina
• Primarna struktura
• Sekundarna struktura
• Super-sekundarna struktura
• Tercijarna struktura
• Kvaternarna struktura
![Page 55: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/55.jpg)
Supersekundarne strukture ili motiviuvijanja
• Jednostavne kombinacije sekundarnihstruktura u određenom geometrijskomrasporedu:
• α α• ß ß• ß α ß
![Page 56: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/56.jpg)
Šematski prikaz supersekundarnihstruktura
![Page 57: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/57.jpg)
![Page 58: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/58.jpg)
Ukrštanje heliksa pod uglom od 50° u globinima
![Page 59: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/59.jpg)
Grebeni u udubljenja pri ukrštanju heliksa pod uglom od 50°
![Page 60: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/60.jpg)
Ukrštanje heliksa pod uglom od 20°
![Page 61: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/61.jpg)
![Page 62: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/62.jpg)
![Page 63: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/63.jpg)
RBP (“Retinol binding protein”)
β - bure sastavljeno od ukosnica
![Page 64: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/64.jpg)
Greek KeyStaphlococcus nuclease
![Page 65: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/65.jpg)
Triozo-fosfat izomeraza (TIM)
Primer za α/β bure
![Page 66: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/66.jpg)
Domeni
Domeni su strukturnii/ili funkcionalnimoduli unutar jednogproteina koji se običnonezavisno uvijaju.
Primer: Gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaza
![Page 67: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/67.jpg)
Proteini se grupišu u familije
– Proteini se grupišu u familije na osnovu dvakriterijuma:
– (1) proteini koji imaju >30% identičnih ostataka u aminokiselinskoj sekvenci;
– (2) proteini sa manjom sličnosti u sekvenci, ali koji imaju slične 3-D strukture i funkcije;
– Proteini iz jedne familije imaju isti način uvijanja, a sekundarne strukture pokazujuju isti raspored i povezane su na isti način.
![Page 68: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/68.jpg)
Structural Clasification of Proteins: SCOP
• Svi proteini (domeni) se klasifikuju– u 4 klase:
• samo α• samo β• α/β• alternativni α i β segmenti• α + β (grupisane α i β strukture)
![Page 69: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/69.jpg)
Organizacija proteina zasnovana na motivima
PDB: Protein Data Bank
![Page 70: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/70.jpg)
![Page 71: Rendgenska strukturna analiza proteina • Konformaciona ...vniketic/pnk/08_tercijarna.pdf · Hidrofilne aminokiseline. Značaj okoline za nativnu strukturu molekula proteina •](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052208/5a96e6d57f8b9adb5c8cf603/html5/thumbnails/71.jpg)