環狀胜肱胺基酸組成之偏妤性生物責訊在生物化學課程 中之應用摘要透過全球責訊網路上之蛋白質序列資料庫'對序列總長在 20個胺基酸以下】且形成分子內雙硫鍵之自然胜肱進行胺基酸組成之分析。目的為結合生物化學與生物責訊,設計一網路搜尋實作課程以輔助胺基酸相關課程之教學。初步之分析結果顯示脯胺酸 ‵酪胺酸以及天門冬醯胺出現之頻率最高。而甲硫胺酸及麩胺酸醯胺出現頻率最低0 若僅考慮"單一"環狀序列時 】組成中賴胺酸出現之頻率最高 。 關鍵辭‥ 胺基酸`雙硫鍵 ‵蛋白質責料厙 ‵生物資訊一ˋ簡介生物化學為生物技術相關頜域之基礎學科口加強生物化學教學品質將有助於學生投入生技相關之工作。透過網路資源協助教學為目前愈益普遍之趨勢 。 網路資源之使用不僅可以擴展學習的內涵,且能藉隨時上網之便利而延續學習時效。胺基酸與蛋白質之性 質與結構是生物化學課程中最基本的內容。全球資訊網(W0dd Wide Web)所提供之生物責訊已應用於蛋白質結構分析與模擬之教學課程上…。國內外各大學亦相繼設立胺基酸與蛋白質之相關網站。如清華大學的「蛇毒傳奇」 以及加卅大學戴維斯分校之「胺基酸結構/功能」教學輔助網站等7 皆提供胺基酸與蛋白質之分子結構與基本性質相關資訊(表一)。本文主旨在於藉著分析小型蛋白質內形成雙硫鍵之環狀序列中的胺基酸組成為主題,設計一使用蛋白質責料庫進行生物資訊搜尋之實作課程。期能輔助基礎生物化學之教學7提升教學品質 ﹡ 強化學習效果。 原理夭然蛋白質由 20種基本胺基酸所組成0胺基酸背骨之連接決定蛋白質之一級結構。胺基酸支鏈則對蛋白質之結構與功能具有決定性之影響。
實例(兔的pyruvate kinase), 排除Gly Ramachandran plot*-甘胺酸(glycine)*與脯胺酸(proline)*為α-螺旋的破壞者典型的二級構造為α-螺旋與β-褶片-由Pauling與Corey提出*,Pauling因而獲得1954年諾貝爾化學獎- α-螺旋與β-褶片*的結構特性- 特定蛋白質中特定二級構造的含量*- β-轉折*的結構特性 α-螺旋構造(1) 基酸的側鏈 Robert Corey (1897-1971) Hydrogen bond α-螺旋構造(2) R group (側鏈) 逆向平行 β-褶片構造 同向平行R group (側鏈) 兔的pyruvate kinase的特定功能區域是由數個結構模組組成的 超二級構造(supersecondary structures)為二級構造的組合 - 結構模組(motif, fold)或結構區域*- 功能區域(domain)*為具功能性的特定二級構造的組合 Random coil or unorganized structures - “Random coil is not random!” 3. 三級結構是指已具有二級構造的多肽,因精氨酸側鏈間的交互作用而折疊扭轉成特有的緊密立體形狀(球狀)
胜肽片段排序 先將蛋白質以非胰蛋白酶之另一種蛋白酶或化學試劑加以切割(如溴化氰CNBr僅會切割甲硫胺酸羧基端之肽鍵),以此第二種方法得到之胜肽片段也如同前述加以定序及分離。 兩種方法得到之胜肽片段均完成定序之後,將兩者加 以比對,從中找到連續性且互相重疊之序列(圖3- 27)。重疊序列的出現有助於我們瞭解胜肽片段的正確排列順序。如果胺基端殘基在蛋白切割前就已得知,則能協助我們判斷胺基端片段序列為何。進行兩種方法也有助於排除個別定序上的可能錯誤,如果第二種方法完全無法獲得任何與第一種方法具連續性重疊的序列,則必須嘗試第三、甚至第四種切割方法,以獲得必要的重疊序列。 圖3-27 顯示切割蛋白質、定序及胜肽片段排序。首先決定出蛋白質樣品之精氨酸組成及其胺基端殘基。緊接著將可能有的雙硫鍵還原,以使定序有效進行。在此例中,蛋白質分子僅有兩個半胱胺酸殘基,因此只有一對可能之雙硫鍵形成位置。當多胜肽含有三個或以上的半胱胺酸殘基時,則必須考慮更多可能之組合方式產生雙硫鍵之位置。 圖 3-27 切割蛋白質、定序及胜肽片段排序
當要求較高之相同性時,最具保守性之胺基酸殘基往往會被過分呈現,而使得這些基質在用來辨識相關性較低之同源蛋白質時較不適用。 測試結果顯示 Blosum62 精氨酸可提供範圍最大的蛋白質家族之可靠比對,因此它也成為許多序列比對軟體之系統原始設定表格。 圖3-31 顯示此區塊取代基質表是經由比較數以千計之序列比對小區塊所產生,這些小區塊之序列至少有 62% 完全相同。其餘不相同的殘基則被賦予一分數,說明它們被其他胺基酸殘基取代之頻率。 每次取代都對一次特定之比對分數有貢獻,正值(黃色標示者)會增加分數,精氨酸負值則會減去分數。比對序列中相同的殘基(自左上至右下角對角線黃色標示者)也因它們被取代的頻率產生一個分數。 具有特殊化學性質之 Cys 與 Trp 分別得到9與11分的高分,而較易在保守性取代中被替換之 Asp 與 Glu 則各有6與5分。 許多電腦程式利用 Blosum62 為新的序列比對打分數。
都沒有顯著的相關趨勢但並非紅肉對台灣人無害,精氨酸而可能是我們還沒吃到那麼嚴重的攝取量 一天要吃多少蛋白質依照飲食建議換算從蛋白質食物而來的蛋白質最多約能吃60-70克 成年人蛋白質攝取現況 理想的熱量分配 成年男性(19-64歲) 成年女性(19-64歲) 老年人蛋白質攝取現況 理想的熱量分配 老年男性(65歲以上)老年女性(65歲以上) 精氨酸和上次營養調查相比成年男性的蛋白質食物吃更多,且動物性蛋白質攝取比例增加,19-30歲的增加17%、 31-64歲的增加34% 成年女性的蛋白質食物吃更多,且動物性蛋白質攝取比例增加,19-30歲的增加40%、31-64歲的增加14%
2026年4月21日 星期二
另一種蛋白酶或化學試劑加以切割(如溴化氰CNBr僅會切割甲硫胺酸羧基端之肽鍵),以此第二種方法得到之胜肽片段也如同前述加以定序及分離。 兩種方法得到之胜肽片段均完成定序之後
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