卷曲螺旋结构及其研究进展 - 江苏农业科学.pdfVIP

— ６— 江苏农业科学　２０１４年第４２卷第２期 纪兆林，石刘飞，李　健，等．卷曲螺旋结构及其研究进展［Ｊ］．江苏农业科学，２０１４，４２（２）：６－１１． 卷曲螺旋结构及其研究进展 １ １ １ １ ２ 纪兆林 ，石刘飞 ，李　健 ，郝　欣 ，王金生 （１．扬州大学园艺与植物保护学院，江苏扬州２２５００９；２．南京农业大学植物保护学院，江苏南京２１００９５） 　　摘要：在众多的结构蛋白和调节蛋白中卷曲螺旋（ｃｏｉｌｅｄ－ｃｏｉｌ，ＣＣ）是一个共同的、多用途的组装结构域，具有不 同的功能，包括从大分子复合物的组装到分子识别。本文综述了ＣＣ结构特点、影响ＣＣ稳定性和结构特异性的因素、 含有ＣＣ的蛋白种类及其生物学功能、ＣＣ结构预测和分析、ＣＣ的从头设计与合成以及ＣＣ的应用，并对未来研究发展 方向进行了讨论。 　　关键词：蛋白质；卷曲螺旋；－螺旋；聚体；多肽 α 　　中图分类号：Ｓ４３２．１　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００２－１３０２（２０１４）０２－０００６－０６ 　　卷曲螺旋（ｃｏｉｌｅｄ－ｃｏｉｌ，ＣＣ）是存在于多种天然蛋白质中 的一类由２股或２股以上右手 －螺旋相互缠绕而形成的平 α ［１］ 行或反平行左手超螺旋结构的总称 。ＣＣ有典型和非典型 ２种形式，典型的ＣＣ是以串联的７个氨基酸残基的重复单元 （ｈｅｐｔａｄｒｅｐｅａｔ）为基础，形成两性的右手 －螺旋分子，然后 α 再组装形成左手超螺旋束；而非典型的 －螺旋ＣＣ的重复单 α 位的氨基酸残基数不是７，也能形成左手或者有规则的超螺 ［２］ 旋 。典型的ＣＣ是本文探讨的范畴。ＣＣ这个简单而有规 律的结构在许多不同类别的蛋白质结构与功能的关系上扮演 着不可或缺的重要角色［３－５］，涉及信号传导、分子识别、细胞 的稳定和运转以及离子通道［５－６］，使之成为研究蛋白质折叠、 互作、组装、设计以及应用等的理想模型。目前，人们对 ＣＣ ２　影响ＣＣ稳定性和结构特异性的因素 结构的研究已逐渐从对含ＣＣ蛋白质结构的解析发展到根据 天然蛋白ＣＣ结构来设计合成新的ＣＣ结构模型，并通过对其 从热动学的角度来看，蛋白质的结构稳定性是指蛋白质 动态折叠过程的研究来探讨这种特殊蛋白质折叠模式的作用 分子在去折叠过程中标准自由能的变化情况，是静电作用、侧 及其在工业、生物、医药、农业等领域中的应用。 链堆积力、氢键、水化作用等共同作用的结果。结构特异性是 指蛋白质分子的特异折叠方式，包括螺旋链的数量、螺旋链的 １　ＣＣ主要结构特点 走向及螺旋链的异聚特异性等３个方面。 典型的ＣＣ结构由２股或２股以上 －螺旋链相互缠绕 ２．１　螺旋链间疏水核心内的相互作用 α 而成，从而使原有单股 －螺旋中每圈３．６个氨基酸残基变 由于螺旋链的相互缠绕，使得整个 ＣＣ结构形成２个性 α 为每圈３．５个氨基酸残基，而且组成 ＣＣ结构的氨基酸每旋 质不同的区域：１个是ＣＣ内部螺旋链交界面所处的相对疏水 转２圈形成 １个循环，因此形成了由多个 ｈｅｐｔａｄｒｅｐｅａｔ连接 的核心区域，另１个是位于ＣＣ外侧暴露于溶剂中的亲水表 ［３］ 而成的重复序列 。Ｈｅｐｔａｄ中７个氨基酸残基依次用 面。构成疏水核心结构的是不同螺旋链中的ａ／ｄ位氨基酸残 ａ－ｂ－ｃ－ｄ－ｅ－ｆ－ｇ表示（图１），ａ／ｄ位多为非极性疏水氨 基（图