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结构域的基本性质和结构特点

发布时间:2023-01-03 10:22:41 阅读:1772次 来源:百度学术

  又称基元。蛋白质分子的一种折叠单位,是较大的蛋白质分子或亚基三维折叠中的一个层次或一种相对独立的三维实体。一条长链多肽链最后一步折叠就是结构域缔合(association),而成一个有活性的蛋白质分子或亚基。在一级(维)结构中的氨基酸序列的某些区域相邻的氨基酸残基形成有规则的二级(维)结构(如α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲等);然后再把相邻的二级结构片段集装在一起,形成超二级结构;在此基础上,多肽链再进一步折叠,或为近乎球状的三维(级)结构而成(一个)结构域。对于一个较大球状蛋白质分子来说,一条庞大的多肽链往往由两个或两个以上相对独立的三维实体缔合而成三维结构体。最常见的结构域约含有100~200个氨基酸残基,一般至少40个、多的可至400个以上;对于较小的蛋白质分子或亚基,“结构域”和“三级结构”往往是一个概念,也就是说,这些蛋白质是属于单结构域分子(如卵溶菌酶等)。从功能角度看,很多属于多结构域的酶蛋白,其活性中心都位于结构域之间,这是基于:

  (1)通过结构域容易构建具有特定三维排布的活性中心;

  (2)结构域之间常只有一段肽链相连,使域间容易发生相对运动,这将有利于活性中心结合底物或施加应力,有利于别构中心结合调节物和发生别构效应,以利于酶对反应的催化。

  结构域实质上是二级结构的组合体,充当三级结构的构件。每个结构域分别代表一种功能。

  有些球形蛋白的一条肽链,或以共价键相连的两条或多条肽链在空间结构上可以区分为若干个球状的子结构,其中的每一个球状子结构就被称为一个结构域。同一个蛋白的各个结构域之间是以肽链相互链接的,而链接两个结构域的绝大多数都是单股肽链,只有在极个别的情况下会有少数的双股肽链联系不同的结构域。在X-射线衍射实验绘制的电子密度图中,可以清楚地看到有些球状蛋白地的部存在一些裂隙,这些裂隙就是各个结构域之间的链接部分,结构域之间的链接虽然是松散的,但他们仍然属于同一条肽链,靠肽链链接这一点和蛋白质的各个亚基之间依靠非键相互作用维系结构有着本质的区别。

  结构域在空间上具有临近相关性即在一级结构上相互临近的氨基酸残基,在结构域的三维空间结构上也相互临近,在一级结构上相互远离的氨基酸残基,在结构域的空间结构上也相互远离,甚至分别属于不同的结构域。

  结构域与蛋白质完成生理功能有着密切的关系,有时几个结构域共同完成一项生理功能,有时一个结构域就可以独立完成一项生理功能,但是一个结构不完整的结构域是不可能产生生理功能的。因此结构域是蛋白质生理功能的结构基础,但必须指出的是,虽然结构域与蛋白质的功能关系密切,但是结构域和功能域的概念并不相同。

  结构域(domain)是位于超二级结构和三级结构间的一个层次。结构域是在蛋白质的三级结构内的独立折叠单元,通常都是几个超二级结构单元的组合。在较大的蛋白质分子中,由于多肽链上相邻的超二级结构紧密联系,进一步折叠形成一个或多个相对独立的致密三维实体,即结构域。

  结构域与分子整体以共价键相连,一般难以分离,这是它与蛋白质亚基结构的区别。一般每个结构域由100~200个氨基酸残基组成,各有独特的空间构象,并承担不同的生物学功能。如免疫球蛋白(IgG)由12个结构域组成,其中两个轻链上各有2个,两个重链上各有4个;补体结合部位与抗原结合部位处于不同的结构域。一般说,较小蛋白质的短肽链如果仅有1个结构域,则此蛋白质的结构域和三级结构即为同一结构层次。较大的蛋白质为多结构域,它们可能是相似的,也可能是完全不同的。

  结构域的基本类型有4类:反平行d螺旋结构域(全d结构),平行或混合B折叠结构域(d、p结构)、反平行p折叠结构域(全3结构)和富含金属或二硫键结构域(不规则小蛋白质结构)。


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