分子生物学概論　

９回目

タンパク質の構造２

０７年６月２０日（水）

　逆平行βシートと平行βシート

　混合βシート

βシート構造

平行 β シート

逆平行 β シート

βシート (β sheet)構造の詳細

3.5Å/残基

β strand

伸びた構造である隣合う側鎖はシートの上下に来る

twist している

βバレル構造βシート構造の例

1BXW

Outer Membrane Protein A (Ompa) Transmembrane Domain

βターン とループ

ループターン

４　　１タイプの水素結合

分子表面にある

平行βシート，逆平行βシートを描き，水素結合の方向を確認せよ．αらせんは５　　１水素結合，βターンは４　　１水素結合である．平行βシート，逆平行βシートのそれぞれについて，水素結合パターンの規則を述べよ．

タンパク質の構造を作る弱い結合

疎水性相互作用

タンパク質の構造を作る弱い結合

イオン結合水素結合ファンデルワールス相互作用

タンパク質の構造を補強する結合

細胞外で働くタンパク質

３次構造（tertiary structure)

ミオグロビン

ミオグロビンの構造の特徴

１．コンパクト２．対称性の欠如３．豊富な二次構造４．分子内部は疎水性残基５．分子外部は親水性残基

水溶性タンパク質（球状タンパク質）

αへリックス，βシートは　　1. Amphipathic（両親媒性）

2.主鎖のＣＯ，ＮＨは水素結合　　　に関与（親水性減少）

アミノ酸の２０種のレパートリー分子内部空間を充填する(van der Waals contacts)

αへリックスβシート

次のアミノ酸配列は，ある蛋白質のαらせんの配列である．この配列をhelical wheel にプロットして親水性残基，疎水性残基の局在について議論せよ．　KDATKAVDAVFDSITEALR

1

2

3

100°

helical wheel

100°

１

２

３

４

５

６

７

８

９

１０

１１

１２

１３

１４

１５

１６

１７

１８

K

D

A

T

K

A

D

S

E

A

VA

D

V

T

L

F

I

KDATKAVDAVFDSITEALR

膜タンパク質（ポリン）の構造の特徴

１.分子外部は疎水性残基２.分子内部に親水性残基

Sucrose-Specific Porin (1AOS)

ドメイン（３次構造の構造単位）

ＣＤ４

ドメイン　

（他から独立した構造単位）

ドメインの例

ドメインの例

４次構造 (quaternary structure)

Virus

Dimer (cro)

Tetramer (hemoglobin)

サブユニット構造

Cro リプレッサー

２量体分子

４量体の例

２回軸が３本（D2)４回軸（ C4 ）（dimer of dimer)

４量体の例

２回軸が３本（D2)４回軸（ C4 ）

さまざまなタンパク質分子のサイズ

5nm

繊維状タンパク質

コラーゲン エラスチン

球状タンパク質の集合による構造体形成

ウイルスのキャプシド

トマト萎縮病ウイルス

ポリオウイルス タバコネクロシスウイルス

SV40

球状ウイルスの構造

集合体の長さの決定

ものさし ひずみ 副尺

３次構造は保存される

ヒト バクテリア

重要なタンパク質の構造は変わらない

ゲノム情報発現に関わるタンパク質

ゲノム情報発現に関わるタンパク質

ゲノム情報発現に関わるタンパク質

タンパクファミリー

祖先が同じ，構造が似ている．機能が異なる．

酵母とショウジョウバエの遺伝子調節因子

タンパクファミリー

セリンプロテアーゼ

タンパク質の構造はアミノ酸配列で決まる

細胞から精製したタンパク質

高濃度の　　尿素

変性タンパク質

尿素除去

タンパク質の再生

Christian Anfinsen, 1950

124 amino acids4 disulfide bonds

Ribonuclease

３次構造情報はアミノ酸配列の中にある

一次構造 三次構造 機能発現

１次構造が同じでも異なる２次構造をとる例

（ＶＤＬＬＫＮ）

立体構造が解らないと２次構造の予測は不可能

蛋白質は立体構造を形成する際に，すべての可能性をチェックしているのではない

１００残基の蛋白質が１残基あたり３つのコンフォメーションを取り得るとする

構造の可能性は３１００＝５ｘ１０４７

一つの構造をとるのに１０－１３秒

全部の構造をチェックするのに

１．６　ｘ　１０２７年

ランダムにキーボードをたたいてHamletの一節ができるに為には

Methinks it is like a weasel.

１０４０回のタッチが必要

正しい個所をキープすれば

３０００回

３次構造の予測

1. ab initio prediction

完全に計算にもとづく予測

2. knowledge-based prediction

データベースを利用する予測

アミノ酸配列の相同性が３０％あれば同一のＦｏｌｄ

レポート問題

平行βシート，逆平行βシートを描き，水素結合の方向を確認せよ．αらせんは５　　１水素結合，βターンは４　　１水素結合であるが，平行βシート，逆平行βシートはどうか，βシートの水素結合パターンの規則を述べよ．

提出は来週のこの時間