Tercijarna struktura proteina

Tercijarna struktura proteina u biohemiji je njegova trodimenzionalna struktura, definisana koordinatama atoma.^[1]^[2]

Veza sa primarnom strukturom

Tercijarna struktura je u velikoj meri određena primarnom strukturom proteina. Metode koje koriste primarnu strukturu za predviđanje tercijalne su opšte poznate kao metode predviđanja proteinske strukture. Sredina u kojoj je protein sintetisan i u kojoj treba da se uvije predstavlja važnu determinantu njegovog konačnog oblika i najčešće se ne uzima direktno u obzir u aktuelnim metodama predviđanja (najveći broj takvih metoda se oslanja na poređenje primarne strukture čija se tercijarna predviđa, sa primarnom strukturom čija je tercijarna određena, preuzetom iz Proteinske banke podataka), čime se na indirektan način uzima u obzir i sredina jer se pretpostavlja da analizirana i referenta struktura imaju slično ćelijsko okruženje.

Određivanje tercijarne strukture

Kod globularnih proteina, tercijarne interakcije su često stabilizovane povlačenjem hidrofobnih bočnih grupa ka unutrašnjosti proteina, u kojoj nema vode, i obogaćivanjem kontaktne površine protein-voda sa naelektrisanim i hidrofilnim bočnim grupama. Kod ekstracelularnih proteina, koji ne provode vreme u citoplazmi, disulfidni mostovi između bočnih grupa cisteina pomažu pri održavanju tercijarne strukture. Mnoštvo sličnih, stabilnih tercijarnih struktura se javlja kod proteina koji nemaju sličnu funkciju, niti evoluciju, npr. mnogi proteini su oblikovani kao TIM bure, nazvano po enzimu triozofosfoizomeraza. Još jedna česta tercijarna struktura je vrlo stabilno dimerno uvijeno klupko, sastavljeno od četiri alfa heliksa. Proteini se klasifikuju po strukturama koje poseduju, u datotekama kao što su SCOP^[3] ili CATH^[4].

Ne postoji kod svakog polipeptidnog lanca jasno definisana tercijarna struktura. Neki proteini, naročito kraći, su u svom nativnom stanju neuređeni i postoje kao nasumično klupko u standardnim fiziološkim uslovima. Unutar inače vrlo uređenog proteina mogu postojati neuređeni regioni, posebno na krajevima lanca ili delovima koji povezuju domene, čija se relativna orijentacija može menjati u zavisnosti od sredine u kojoj se nalaze.

Stabilnost nativnih stanja

Najčešća konformacija proteina u njegovom ćelijskom okruženju se naziva nativno stanje ili nativna konformacija. Tvrdnja da je njegovo najkarakterističnije stanje ujedno i termodinamički najstabilnije za datu primarnu strukturu, je prihvatljiva u prvoj aproksimaciji, međutim ujedno pretpostavlja da reakcija zauzimanja ovog stanja nije kinetički kontrolisana, tj. da je vreme od translacije do prelaska u nativno stanje kratko.

U ćeliji, veliki broj proteina-pratilaca (chaperones, eng.), pomažu tek sintetisanom polipeptidu da zauzme svoju nativnu komformaciju. Neki od tih proteina deluju vrlo selektivno, kao protein disulfid izomeraza, drugi su opštiji i mogu pomagati većini globularnih proteina- prokariotski GroEL/GroES sistem i njemu homologan eukariotski Hsp60/Hsp10 sistem spadaju u ovu kategoriju. Određeni proteini efikasno koriste činjenicu da mogu postati kinetički zarobljeni u nekoj visokoenergetskoj konformaciji, usled kinetike uvijanja proteina. Između ostalog, protein hemaglutinin, influenca virusa, biva sintetisan kao jedan polipeptidni lanac koji deluje kao ’kinetička zamka’. Aktivan oblik proteina se proteolitički razlaže tako da formira dva polipeptidna lanca koja su zarobljena u visokoenergetskoj konformaciji. Usled pada pH vrednosti, protein prolazi kroz energetski povoljan konformacioni preobražaj koji mu omogućava da prodre kroz membranu ćelije domaćina.

Eksperimentalno određivanje

Najveći broj do danas poznatih proteinskih struktura su određene metodom rendgenske kristalografije, koja daje podatke visoke rezolucije, ali ne i vremenski zavisne informacije o konformacionoj fleksibilnosti proteina. Drugi, čest način za određivanje strukture proteina jeste pomoću nuklearne magnetne rezonancije, koja daje podatke nešto niže rezolucije i ograničena je na analizu relativno malih proteina, ali obezbeđuje vremenski zavisne informacije o kretanju proteina u rastvoru. Više se zna o karakteristikama tercijarne strukture rastvorljivih globularnih proteina, nego membranskih proteina jer je iste izuzetno teško analizirati navedenim metodama.

Istorijat

Kako je tercijarna struktura bitan pojam u biohemiji, a određivanje strukture teško, predviđanje proteinske strukture je dugo bilo nerešen problem. Prva pretpostavljena struktura globularnog proteina je bio model Doroti Vrinč, (cyclol, eng.) model, ali je on ubrzo odbačen jer se nije slagao sa eksperimentalnim rezultatima. Savremene metode su ponekad sposobne da predvide tercijarnu strukturu de novo u okviru 5 angstrema kod malih proteina (< 120 ostataka), i pod povoljnim uslovima kao što su npr. pouzdano pretpostavljena sekundarna struktura.

Povezano

Reference

↑ Međunarodna unija za čistu i primenjenu hemiju: Tercijarna struktura, definicija, Kompendijum hemijske terminologije
↑ Donald Voet, Judith G. Voet (2005). „Chapter 8. Three-Dimensional structures of proteins”. Biochemistry (3 izd.). Wiley. ISBN 978-0-471-19350-0.
↑ „SCOP: Structural Classification of Proteins”. Arhivirano iz originala na datum 2007-09-11.
↑ „CATH: Protein Structure Classification Database - Prof. Orengo's Bioinfomatics Group at UCL, London, UK”.

Literatura

Spoljašnje veze

Portal Fizička hemija

Display, analyse and superimpose protein 3D structures
Protein Data Bank
Critical Assessment of Structure Prediction (CASP) Arhivirano 2006-05-16 na Archive.is-u
Structural Classification of Proteins (SCOP) Arhivirano 2007-09-11 na Wayback Machine-u
CATH Protein Structure Classification Arhivirano 2006-10-11 na Wayback Machine-u

[Tercijarna_struktura-1] Međunarodna unija za čistu i primenjenu hemiju: Tercijarna struktura, definicija, Kompendijum hemijske terminologije

[VoetBiochemistry3rd-2] Donald Voet, Judith G. Voet (2005). „Chapter 8. Three-Dimensional structures of proteins”. Biochemistry (3 izd.). Wiley. ISBN 978-0-471-19350-0.

[urlSCOP:_Structural_Classification_of_Proteins-3] „SCOP: Structural Classification of Proteins”. Arhivirano iz originala na datum 2007-09-11.

[urlCATH:_Protein_Structure_Classification_Database_-_Prof._Orengos_Bioinfomatics_Group_at_UCL,_London,_UK-4] „CATH: Protein Structure Classification Database - Prof. Orengo's Bioinfomatics Group at UCL, London, UK”.

[1]

[2]

[3]

[4]