第十讲 蛋白质的物理化学性质分析.pptVIP

熔球态的研究集中在如a-乳清蛋白、葡萄球菌核酸酶和肌球蛋白那样的小蛋白质上。在具有较弱三级结构的蛋白质中，或在三级相互作用由于紧密结合的辅助因子（如肌红蛋白中的血红素，或a-乳清蛋白中起稳定作用的Ca2+）被移走而减弱了的蛋白质中，最容易观察到熔球类型的中间态。■四、折叠中间态第二节蛋白质折叠动理学第62页，共105页，星期日，2025年，2月5日实验数据表明，三种蛋白质―脱辅基-?-乳清蛋白、葡萄球菌核酸酶和脱辅基肌红蛋白―的半折叠中间态展示出可以分为两部分的结构。在这种中间态，蛋白的一部分有定义得相当明确的三级结构和最少是部分的非局域相互作用，而剩下的部分则以退折叠形态为主。这些蛋白质的实际状态不同于原本意义上的熔球态。在原来的意义上，熔球态展示出以类天然的二级结构和三级相互作用的丧失为特征的整体上松散了的结构。■四、折叠中间态第二节蛋白质折叠动理学第63页，共105页，星期日，2025年，2月5日★2快态与慢态蛋白质折叠与一般化学反应不同的一点是退折叠态在构象上的多种多样性。如果所有分子都要以相同的路径折叠，相对于整体的折叠速率来说，这些处于退折叠态的分子必须非常快速地在各种构象间转变。由于导致构象变化的绕双原子键的转动只需克服绕单键的低的而且彼此相差不大的位垒，对于那些较短的多肽链来说，这个条件可能容易满足。但是，当肽链变长、天然态的结构变得复杂时，退折叠态或半退折叠态的各种构象在寿命上的差别就会显现出来。所以，一点也不奇怪，中间态的存在是更常见的情形，尤其是存在一些可以导致构象转变的更慢的过程。脯氨酸肽链的顺反异构化就是这样的慢过程，二硫键的形成和断裂则是更慢的过程。■四、折叠中间态第二节蛋白质折叠动理学第64页，共105页，星期日，2025年，2月5日如果用快速混合技术来研究蛋白质的动理学就会发现，许多蛋白质的部分分子在以秒计的时间或更短的时间内达到它们的天然态，而剩下的分子的折叠则慢得多，往往要等待数分钟它们才能达到天然态。在以同样的天然态为终点的重折叠实验中，很容易发现快和慢两种不同的动理相。而在失活剂存在下的退折叠则常常是单相过程。快的折叠（UF）和慢的折叠（US）同时存在的过程可以用下面的方程来表示：■四、折叠中间态第二节蛋白质折叠动理学第65页，共105页，星期日，2025年，2月5日在体内条件下，有多种脯氨酰异构酶可以加速顺反异构过程，从而也加速有关蛋白质的折叠。

在各种退折叠的蛋白质中，脯氨酰异构化是得到明确鉴定的慢反应。慢反应还可以由其他一些原因引起，比如慢的配体交换、二硫键连接的链套的重新安排等。慢反应分子和快反应分子的共存是由于退折叠态多样性引起的折叠路径的多样性的最简单例子。■四、折叠中间态第二节蛋白质折叠动理学第66页，共105页，星期日，2025年，2月5日★3二硫键引起的中间态对于在天然态中存在二硫键的蛋白质来说，这些二硫键必须在折叠反应中通过氧化反应形成。二硫键生成反应需要有一个像由氧化和还原的谷胱甘肽混合物组成的那样的氧化还原体系，以进行共价的巯基/二硫键交换。在体内，真核细胞中有二硫键异构酶，大肠杆菌中有DsbA和DsbC蛋白。这些琉基/二硫键氧化还原酶在二硫键生成反应中起着氧化剂的作用。■四、折叠中间态第二节蛋白质折叠动理学第67页，共105页，星期日，2025年，2月5日★3二硫键引起的中间态在牛胰蛋白酶抑制剂（BPTI）中，各二硫键形成的顺序（路径）和它们与构象折叠之间的关系已经研究得很清楚，因而以它作为例子来说明氧化折叠反应的基本特征。在有二硫键的蛋白质中形成半折叠中间物的现象并不很普遍，在RNaseA和RnaseT1的折叠过程中就很难发现这样的中间态。■四、折叠中间态第二节蛋白质折叠动理学第68页，共105页，星期日，2025年，2月5日★4多结构域蛋白的折叠迄今为止，有关蛋白质折叠的概念和实验工作都是针对小的、单体的、单结构域的蛋白质的。典型地，这些蛋白质含有100个氨基酸残基。这些蛋白质代表折叠的基本单元，因而也是研究折叠机理的正确选择。更重要的是，这些蛋白质常可以可逆地折叠和退折叠，这是定量研究折叠热力学和动理学的必需条件。■四、折叠中间态第二节蛋白质折叠动理学第69页，共105页，星期日，2025年，2月5日★4多结构域蛋白的折叠但许多蛋白质有多于一个的结构域，也可能有多于一条的链。在单个结构域或单条链折叠起来之后，折叠尚未完成。在折叠的某个阶段，必须把这些单元装配或结合起来，以使天然态能够形成。

单个结构域的折叠常常是迅速的，但结构域间的对接或亚单元之间的结合则可能非常慢，并因此而成为折叠过程的限速步骤。■