胱胺酸殘基其中一側的肽鍵以艾德曼降解法打斷時,仍可能藉由其雙硫鍵聯結到另一條多肽上。雙硫鍵也會干擾多肽以化學或酵素方法切割的過程。兩種將雙硫鍵不可逆打斷的方法如圖3-26 所示。 圖 3-26 顯示為兩種常用的方法: 胺基酸以過氧甲酸 (performic acid)處理可將胱胺酸氧化成兩個磺基丙胺酸殘基;以二硫蘇糖醇(dithiothreitol)處理則可將胱胺酸還原成兩個半胱胺酸殘基,再進一步以碘乙酸(iodoacetate)將反應性強的游離硫醇基進行乙基化反應,以避免其再次氧化回復形成雙硫鍵構造。 圖 3-26 打斷蛋白質中之雙硫鍵。切割多肽鏈 有幾種方法可用來片段化一條多肽鏈。
以目前所使用的化學反應組合來說,最重要的限制在於每個化學循環的反應效率。我們可由計算不同長度的胜肽, 在每步驟產率為 96.0% 或 99.8%下所得之總產率(表3-8)來說明。任一步驟之反應不完全,將造成下一步驟不純物的產生(即較短之胜肽片段)。 表 3-8 胜肽合成各步驟產率對總產率之影響 許多新的胜肽聯結方法,可供將胜肽組合成大分子蛋白質。藉由這些方法,各種新型式的蛋白質(甚至包含一般在細胞蛋白質中不存在者)都可藉由化學官能基團的精確定位製造出來。這些新型式的蛋白質,有助於我們以新的方法測試酵素催化特性、創造具有新化學性質之蛋白質、以及可摺疊成特定結構之胜肽序列。 胺基酸序列可提供重要的生化資訊 蛋白質家族具有共同的序列與功能特徵,可以藉由胺基酸序列之間的相似性程度加以判斷歸類。
Anfinsen等人獲得1972年諾貝爾化學獎 9. 蛋白質立體構造的摺疊Anfinsen等人的研究結果提出“All of the information necessary for folding the peptidechain into its “native” structure is contained in the amino acid sequence of the peptide” 蛋白質特有構形的形成* Levinthal’s paradox (1968年) - 假設蛋白質A含有100個胺基酸,若每一個胺基酸只有兩種可能的空間分佈情形,則此蛋白質的構形可有 2100個可能性,如測試每一種可能性需10-13秒,則 需4 × 109年才能達到特有構形,但生理狀況(in vivo)下蛋白質A卻只需約5秒即可摺疊成特有的構形 蛋白質摺疊的過程- 以overall energy minimum為準則*- 摺疊的驅動力(driving force)為亂度(entropy)
Chapter 3胺基酸、胜肽與蛋白質Amino Acids, Peptides, and Proteins 蛋白質是胺基酸的聚合物,由每一個彼此相鄰的胺基酸殘基(amino acid residue)以一種特殊的共價性鍵結作聯結(「殘基」一詞反應出胺基酸彼此相結合時脫去一個水分子的事實)。 胺基酸具有共同之結構特徵 常見的20種胺基酸都是α-胺基酸,它們的羧基與胺 基都是鍵結到同一個碳原子(即α碳)(見圖3-2)。這些胺基酸彼此之間的差異就在其支鏈R基團( R groups)上,其結構、大小與帶電性的差異也影響 到各種胺基酸在水中的溶解度。 除了甘胺酸之外,所有常見胺基酸的α碳原子上均鍵結了四種不同的基團:羧基、胺基、R基團與一個氫原子( 圖3-2 ) ; 因此α 碳原子是一個對掌中心 (chiral center)。 圖 3-2 胺基酸的一般結構。20種常見胺基酸已被賦予由三個英文字母組成的縮寫及以一個英文字母代表的符號,通常在表示蛋白質的胺基酸序列及組成時使用。 組成蛋白質的各種常見胺基酸 圖 3-3 α-胺基酸的立體異構化現象。
它是利用蛋白質之大小、電荷、結合能力與其他性質之差異加以分離(圖3- 17)。 圖3-17 顯示標準的層析管柱元件包含底部的一個固相多孔狀墊片,材質大多為塑膠或玻璃。由固相基質組成固定相,提供移動相溶液流通其中。管柱底部之流出液會不斷被上方儲液槽中加入的緩衝溶液取代。待分離的蛋白質樣品混合溶液亦由上方置入管柱中,待其完全沒入固定相後再繼續補充緩衝液。 隨著蛋白質混合液在管柱中移動,胺基酸各種不同蛋白質會與固定相基質間產生程度不同的交互作用。 隨著蛋白質樣品往管柱底部移動,各種蛋白質色帶 (如圖蛋白質 A 為藍色、B 為紅色、C 為綠色)會逐漸加寬,進而達到分離之目的。
2025年10月12日 星期日
若每一個胺基酸只有兩種可能的空間分佈情形,則此蛋白質的構形可有 2100個可能性,如測試每一種可能性需10-13秒,則 需4 × 109年才能達到特有構形,但生理狀況(in vivo)下蛋白質A卻只需約5秒即可摺疊成特有的構形
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