今日勉強したこと19生命科学基礎

どうも、すのーです!

今回までの授業は軽いけど、次回からは重くなるって先生がおっしゃっていました。

自然科学基礎生物の試験まであと2週間を切っているので、勉強に勤しみたいと思います。

タンパク質の構造と機能Ⅰ

タンパク質の構造

タンパク質の構造は以前にも紹介しました。

今日勉強したこと4自然科学基礎生物 - 都内医学部生の日々の勉強記録(とな日々)

タンパク質の構造は以下のようになっています。

一次構造共有結合アミノ酸ペプチド結合

二次構造:水素結合(αヘリックス、βシート

三次構造:弱い結合(水素結合、イオン結合、疎水結合、ファンデルワールス引力、S-S結合

四次構造:複合体(複数のペプチド、サブユニット、S-S結合

 多くのタンパク質は単独で働くのではなく、複合体を作ります。

タンパク質はアミノ酸のポリマーです。

アミノ酸の側鎖がどうなっているのかが大事になってきます。

アミノ酸の表を乗せておきます。

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3文字表記の仕方、1文字表記の仕方もなるべく早く覚えたほうがいいそうです。

非極性側鎖は炭素と水素だけで出来ています(例外あり)。

極性側鎖は極性を持てる部分があります。

ここでいう極性とは電荷の偏りがあることです。

親水性には、電荷のものと負電荷のもの、電荷のものがあります。

タンパク質はアミノ酸が結合したポリペプチドからなります。

二次構造

 側鎖の間で水素結合がとれると二次構造になります。

αヘリックスは一本鎖内の水素結合です。

αヘリックスはこんな感じです。

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左巻きなることもありますし、右巻きになることもあります。

20個くらいのアミノ酸αヘリックス構を取るとリン脂質を貫通できる長さになります。

多くの膜タンパク質はαヘリックスの形で脂質二重層を横断します。

疎水性のアミノ酸の側鎖が外側に来て、親水性の側鎖が内側に来ます。

転写因子がコイルドコイル構造(coiled-coill (より合わせコイル))という構造を取ることが多いです。

水分子に囲まれていることが多いです。

なので外側の部分が親水性で疎水性の部分が内側です。

周りの環境によって親水性の部分が外側に来るのかといったことが変わるのです。

βシートはこんな感じです。

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βシートを取っている向きは逆平行と平行の2種類の形があります。

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ドメイン

タンパク質は分かれた機能ドメインからなります。

2.5次元みたいに部分的にある程度立体構造を取れて機能的な領域を形成したりします。

そういう構造がドメインです。

いくつかの二次構造が一体となり、局所的にコンパクトな半独立のユニット(領域)を形成したものを(タンパク質)ドメインと言います。

全体が安定な立体構造を取るものは三次構造といいます。

三次構造

疎水結合疎水性の部分が内側で親水性の部分が外側で安定します。

共有結合です。

共有結合には、S-S結合(ジスルフィド結合)があります。

ジスルフィド結合は、2つのシステイン側鎖にあるチオール基の間に形成される共有結合です。

ジスルフィド結合はタンパク質のコンフォーメーションを安定化します。

なかなか強力な結合です。

メチオニンの側鎖では出来ません。

ポリペプチド内だと三次構造になります。

ポリペプチド間だと四次結合になります。

システインシステインがつながったものはシスチンといいます。

育毛剤にたくさん入ってるそうです。

インスリンがいい例になります。

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四次構造

大型タンパク質の多くは複数のポリペプチドからなります。

タンパク質の構造と機能Ⅱ

タンパク質と他分子との結合は選択性が高いです。

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リガンド(Ligand)とはタンパク質の特異的な部位に結合する分子の総称です。

タンパク質は結合部位で特定のリガンドと結合します。

酵素活性部位(活性中心)基質がくっつきます。

リガンドは非共有結合で結合しています。

リガンドの仕組みを理解した上で作られている薬がけっこうあります。

リゾチームを例に酵素の働き方を見ていきましょう。

以下のようになります。

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酵素基質分子に結合し、化学的に変化させます。

必要な部分が近くにある必要はありません。

一般的な酵素の種類を紹介します。

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キナーゼホスファターゼは次回よく出てきます。

酵素にはそれぞれ番号が振ってあります。

それを決めているのがIUBMBです。

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特に覚える必要はないです。

生合成経路の流れはフィードバック阻害により調節されています。

フィードバック制御は過剰生産を防ぎます。

フィードバック抑制(阻害)します。

最終産物がよくこの働きをします。

フィードバック制御は生産を促進します。

細胞周期で重要です。

タンパク質の翻訳後修飾

アロステリック酵素には相互に影響し合う2個以上の結合部位があります。

アロステリック部位に別の分子が結びつくことにより、立体構造が変わり本来の基質がくっつけなくなります。

本来の気質がくっつく部分が隠れてしまうのです。

この単語は、ギリシャ語のallosteryからきてます。

allos:別の stereos:形 です。

タンパク質は翻訳された後修飾されて様々な機能を持ちます。

リン酸化が大事になってきます。

リン酸基をくっつけたり離したりするのがキナーゼとホスファターゼです。

キナーゼリン酸基をくっつけるのを触媒します。

リン酸基を剥がす触媒をするのはホスファターゼです。

リン酸基をくっつけたり離したりすることにより、タンパク質の機能のONとOFFを調節します

短期的な変化を起こすにはリン酸化が重要です。

タンパク質のリン酸化はタンパク質の活性調節によく使われる機構です。

タンパク質の翻訳後修飾には以下があります。

・リン酸化

・アセチル化

・メチル化

・ユビキチン化

キナーゼはリン酸化酵素で、ホスファターゼは脱リン酸化酵素です。

タンパク質の特定セリン、トレオニン、チロシンの側鎖のヒドロキシ基にリン酸基が付加します。

ATPの加水分解が細胞内でモータータンパク質に方向性を持った動きを生み出します。

モータータンパク質は立体構造が変わることにより、微小管の横を移動します。

タンパク質の研究方法

遠心分離法があります。

重いものほど低速で落ちてきて、軽いものほど高速でないと落ちてきません。

タンパク質の構造の決定は、アミノ酸配列の決定から始まります。

質量分析があります。

正確な質量を測れる機械があるのです。

数千万するそうです。

高すぎですね。

それで正確に測った質量と、予測した質量を一致させることにより、正確なアミノ酸配列を決定することが出来ます。

三次元構造を調べるのは、X線結晶解析、核磁気共鳴法(NMR)があります。

X線結晶解析はタンパク質を生成してきて、そのタンパク質の結晶を作ります。

その結晶をX線で解析して立体構造を決めるというものです。

NMRは三次元構造を水溶液中で決める事ができるというものです。

今日学んだことは以上になります!

書いた内容がなにかしら助けになれば幸いです。

何か間違いがあれば指摘していただければありがたいです。