Poliprolin hélix

A poliprolin hélix a fehérje  másodlagos szerkezetének egy típusa, amely ismétlődő prolin-oldalláncokat tartalmazó aminosav- szekvenciákban fordul elő [1] . A poliprolin II ( PPII , poli-Pro II ) bal oldali hélixe akkor képződik, amikor az összes egymást követő aminosav a főlánc diéderes szögét (φ, ψ) körülbelül (-75°, 150°) beveszi, és transz - izomereket tartalmaz. peptidkötéseikről . _ Ez a PPII-konformáció a prolintól eltérő aminosavakat tartalmazó fehérjékre és polipeptidekre is jellemző. Hasonlóképpen, a poliprolin I ( PPI , poly-Pro I ) kompaktabb jobbkezes hélixe akkor jön létre, ha az egymást követő maradékok körülbelül (-75°, 160°) kétszögletű (φ, ψ) szöget zárnak be a gerincből, és cisz - t tartalmaznak. peptidkötéseik izomerjei . A természetben előforduló húsz aminosav közül valószínűleg csak a prolin fogadja el a peptidkötés cisz - izomerjét , különösen az X- Pro peptidkötést ; a sztérikus és elektronikus faktorok nagyrészt a transz -izomereket részesítik előnyben a legtöbb más peptidkötésben. Azonban a prolint egy másik N - szubsztituált aminosavval (például szarkozinnal ) helyettesítő peptidkötések is átvehetik a cisz - izomert.

Polyproline II helix

A PPII hélixet a gerinc diéderes szögei (φ, ψ) körülbelül (-75°, 150°) és a peptidkötések transz - izomerjei határozzák meg . A transz -izomereket tartalmazó polipeptid hélix Ω elfordulási szögét az egyenlet határozza meg.

A poli-Pro II diéderszögeket (φ, ψ) ebbe az egyenletbe behelyettesítve majdnem pontosan Ω = -120°-ot kapunk, azaz a PPII hélix baloldali spirál (mivel Ω negatív), fordulatonként három maradékkal (360) °/120° = 3) . A lánceltolódás maradékonként körülbelül 3,1 Å . Ez a szerkezet némileg hasonlít a rostos fehérje kollagénéhez , amely elsősorban prolinból, hidroxiprolinból és glicinből áll . A PPII hélixek specifikusan kötődnek az SH3 doménekhez ; ez a kötődés számos fehérje-fehérje kölcsönhatáshoz , sőt ugyanazon fehérje doménjei közötti kölcsönhatásokhoz is fontos.

A PPII hélix viszonylag nyitott és nem tartalmaz belső hidrogénkötéseket , ellentétben a gyakoribb spirális másodlagos struktúrákkal, az α-hélixtel és rokonaival 3 10 - hélix és π-hélix , valamint a β-hélix . Az amid nitrogén- és oxigénatomjai túl messze vannak egymástól (kb. 3,8 Å), és helytelenül vannak orientálva a hidrogénkötéshez. Ezenkívül mindkét atom hidrogénkötés- akceptor a prolinban; a ciklikus oldallánc miatt nincs H-kötés donor.

A PPII-hez hasonló gerinc diéderszögek (-75°, 150°) gyakran megfigyelhetők a fehérjékben, még a prolintól eltérő aminosavak esetében is [ 2] . A Ramachandran telek sűrűn lakott a PPII régióban, összehasonlítva a közeli béta lap régióval (-135°, 135°). Például a PPII-gerinc-diéderek gyakran fordulatokban figyelhetők meg, leggyakrabban egy II-es típusú β-kanyar első maradékában. A PPII gerincének „tükörképes” diéderes szögei (75°, –150°) ritkák, kivéve a glicin akirális aminosav polimerjeit . A poli-Pro II hélix analógját a poliglicinben poli-Gly II hélixnek nevezik . Egyes fehérjék, mint például a Hypogastrura harveyi fagyálló fehérje , glicinben gazdag poliglicin II hélixek kötegeiből állnak [3] . Ez a kiemelkedő fehérje, amelynek háromdimenziós szerkezete ismert [4] , egyedi NMR spektrumokkal rendelkezik, és dimerizációval és 28 Cα-H··O=C hidrogénkötéssel stabilizálódik [5] . A PPII hélix nem jellemző a transzmembrán fehérjékre , és ez a másodlagos struktúra nem lép át in vivo lipidmembránokon . 2018-ban német kutatók egy csoportja megalkotta és kísérletileg megfigyelte az első PPII transzmembrán hélixet, amelyet speciálisan tervezett mesterséges peptidek alkottak [6] [7] .

Polyproline I helix

A poli-Pro I hélix sokkal sűrűbb, mint a PPII hélix a peptidkötéseinek cisz -izomerjei miatt . Ritkábban fordul elő, mint a PPII konformáció, mivel a cisz izomer aktiválási energiája magasabb, mint a transz . Tipikus diéderszögei (-75°, 160°) közel állnak, de nem azonosak a PPII hélixével. A PPI hélix azonban egy jobbkezes hélix, és szorosabban van feltekerve, körönként körülbelül 3,3 maradékot tartalmaz (3 helyett). A PPI hélixben a maradékonkénti eltolódás is sokkal kisebb, körülbelül 1,9 Å . Ismét nincs belső hidrogénkötés a poli-Pro I hélixben, mind a donor hidrogénkötés atom hiánya miatt, mind azért, mert az amid nitrogén- és oxigénatomok túl messze vannak egymástól (ismét körülbelül 3,8 Å ), és rosszul vannak orientálva.

Szerkezeti tulajdonságok

Hagyományosan a PPII-t viszonylag merevnek tekintették, és "molekuláris vonalzóként" használták a szerkezetbiológiában, például a FRET hatékonysági mérések kalibrálására. A későbbi kísérleti és elméleti vizsgálatok azonban megkérdőjelezték a poliprolin peptid „merev rúdként” való képét [8] [9] . A terahertz-spektroszkópiával és sűrűség-funkcionális elméleti számításokkal végzett további vizsgálatok kimutatták, hogy a poliprolin valójában sokkal kevésbé merev, mint azt eredetileg gondolták [10] . A poliprolin PPII és PPI helikális formáinak interkonverziója lassan megy végbe az X-Pro cisz-transz izomerizációjának magas aktiválási energiája miatt (E a≈ 20 kcal/mol); ezt az interkonverziót azonban katalizálhatják a prolil-hidroxiláz-izomerázok vagy PPI-ázok néven ismert specifikus izomerázok. A PPII és PPI hélixek közötti interkonverzió magában foglalja a cisz-transz peptidkötés izomerizációját az egész peptidláncban. Az ionmobilitás-spektrometrián alapuló tanulmányok bizonyos intermedierkészletek jelenlétét mutatták ki ebben a folyamatban [11] .

Lásd még

• α-hélix
• 3 10 spirál
• β-hélix

Jegyzetek

1. ↑ Adzsubei, Alekszej A. (2013). „Poliprolin-II hélix a fehérjékben: szerkezet és funkció”. Journal of Molecular Biology . 425 (12): 2100-2132. DOI : 10.1016/j.jmb.2013.03.018 . ISSN  0022-2836 . PMID23507311  _ _
2. ↑ Adzsubei, Alekszej A. (1993). „A balkezes poliprolin II hélixek gyakran előfordulnak a gömbfehérjékben.” Journal of Molecular Biology . 229 (2): 472-493. DOI : 10.1006/jmbi.1993.1047 . ISSN  0022-2836 . PMID  8429558 .
3. ↑ Davies, Peter L. (2005. 10. 21.). Glicinben gazdag fagyálló fehérjék hóbolhákból. tudomány _ _ ]. 310 (5747): 461. doi : 10.1126 /tudomány.1115145 . ISSN  0036-8075 . PMID  16239469 .
4. ↑ Pentelute, Brad L. (2008-07-01). „A hóbolha fagyálló fehérjéjének röntgenszerkezete, amelyet szintetikus fehérje-enantiomerek racém kristályosításával határoztak meg.” Az American Chemical Society folyóirata . 130 (30): 9695-9701. DOI : 10.1021/ja8013538 . ISSN  0002-7863 . PMID  18598029 .
5. ↑ Treviño, Miguel Ángel (2018-11-15). "A Polyproline II spirális köteg egyedi NMR ujjlenyomata." Az American Chemical Society folyóirata ]. 140 (49): 16988-17000. doi : 10.1021/ jacs.8b05261 . PMID 30430829 . 
6. ↑ Kubiskin, Vlagyimir (2018). "Transmembrán Polyproline Helix". The Journal of Physical Chemistry Letters ]. 9 (9): 2170-2174. doi : 10.1021/ acs.jpclett.8b00829 . PMID29638132 . _ 
7. ↑ Kubiskin, Vlagyimir (2019). "A kettős réteg vastagsága határozza meg a modell poliprolin hélixeinek elrendezését a lipidmembránokban." fizikai kémia kémiai fizika ]. 21 (40): 22396-22408. Iránykód : 2019PCCP ...2122396K . DOI : 10.1039/c9cp02996f . PMID 31577299 . 
8. ↑ S. Doose, H. Neuweiler, H. Barsch és M. Sauer, Proc. Natl. Acad. sci. USA. 104, 17400 (2007)
9. ↑ M. Moradi, V. Babin, C. Roland, T. A. Darden és C. Sagui, Proc. Natl. Acad. sci. USA. 106, 20746 (2009)
10. ↑ M.T. Ruggiero, J. Sibik, J. A. Zeitler és T. M. Korter, Agnew. Chemi. Int. Szerk. 55, 6877 (2016)
11. ↑ El-Baba, Tarick J. (2019). „A peptidkonformációk oldószeres közvetítése: poliprolin-szerkezetek vízben, metanolban, etanolban és 1-propanolban, ionmobilitás-spektrometriával-tömegspektrometriával meghatározva.” Az Amerikai Tömegspektrometriai Társaság folyóirata ]. 30 (1): 77-84. Iránykód : 2019JASMS..30 ...77E . DOI : 10.1007/s13361-018-2034-7 . PMID 30069641 .