Proteinlerin Tersiyer & Kuaterner Yapıları. Dr. Suat Erdoğan

Transkript

1 Proteinlerin Tersiyer & Kuaterner Yapıları Dr. Suat Erdoğan

2 Sunum planı Proteinlerin Tersiyer (üçüncül) ve Kuaterner (dördüncül) yapıları Globüler ve fibröz proteinler Denatürasyon Proteinlerin biyolojik fonksiyonları

3 Tersiyer yapı Tersiyer yapı tek bir protein zincirdeki tüm amino asitlerin üç boyutlu (3D) sterokimyasal ilişkisini tanımlar. İyonik bağlar, H-bağları, -S-Sköprüleri, van der Waals güçleri ve hidrofobik etkileşimler 3D tersiyer yapıyı kurar ve devamlılığını sağlar. α-sarmal ve katlanmalar yapıyı bir arada tutmada önemlidir.

4 Tersiyer yapısı tanımlanan ilk protein myoglobindir. 153 amino asitten oluşan oksijen bağlayıcı bir proteindir. Yapısı x-ray cihazında Kendew Perutz ( ) ve ark. tarafından belirlenmiştir.

5 Kuaterner yapı Dördüncül yapı, iki veya daha fazla sayıda aynı veya farklı polipeptid zinciri (alt birim, subunit) tarafından oluşturulur. İki ya da daha fazla sayıda alt üniteden oluştuklarından bu proteinler oligomer olarak adlandırılır. Alt üniteler nonkovalent güçler tarafından bir arada tutulduğundan oligomerik proteinler biyolojik aktivitelerini etkileyebilecek hızlı konformasyonel değişime uğrayabilirler. Oligomerik proteinlere hemoglobinler, metabolizmanın regülasyonundan sorumlu allosterik enzimler, aktin ve tubilin gibi kontraktil proteinler örnek verilebilir.

6

7

8

9

10 Protein çeşitleri Globüler proteinler: düzensiz yüzey alanlı, küre (top) benzeri kompakt yapıdadırlar genellikle fonksiyonel rolleri vardır (enzimler) çoğunlukla sekonder karışımı yapıdadır Fibriler (fibröz) proteinler: 3-D yapı uzun, ipliksi ve çubuk (rod) şeklindedir yapısal rol oynarlar ağırlıklı olarak tek çeşit sekonder yapı gösterirler

11

12 Bazı proteinler tek çeşit sekonder yapıdan oluşabilir Proteinler tek veya farklı sekonder yapı içerebilir. Saçtaki α-keratin α-heliks, İpek fibroini β-katlanma gösterir. Hemoglobin birden farklı çeşitte sekonder yapı içerir.

13 Globüler proteinler Bu proteinler suda çözünür. Proteinin dış yüzeyinde yüksek polarite gösteren amino asitler yer alır ve çözücüler ile etkileşir. İç merkezinde hidrofobik amino asitler yer alır ve birbiri ile etkileşir. Dinamik bir yapıya sahiptirler. Çeşitli element ve domainleri farklı düzeyde hareket edebilir. Bazı bölümleri (segment) çok hareketli ve düzensizdir.

14

15 Sickle Cell Disease People with sickle cell disease an abnormal type of hemoglobin, called hemoglobin S (instead of normal hemoglobin A). Hemoglobin S differs from hemoglobin A in that the amino acid valine is found at position number 6 in the beta chain instead of the amino acid glutamate. Unlike glutamate, the side chain of valine is very non-polar and creates a sticky patch on the outside of each of the beta chains.

16 Transmission electron microscopy image of sickle cell

17 Fibröz Proteinler Suda çözünmezler. Genellikle yapısal rol oynarlar. Polipeptit zinciri bir aks üzerinde paralel yapı şeklinde organize olmuştur. Mekanik etkenlere karşı dayanıklıdırlar. Polipeptid zincirde glisin, prolin ve alanin tekrarlayan amino asitlerdir. Çeşitleri: keratin, kollagen, elastin,

18 Alfa keratin Saç, tırnak, pençe, boynuz ve gagada bulunur. Protein dizgesinde amino asitten oluşan alfa heliks çubuk bölümü ile N- ve C- terminalinde non-helikal başlık yer alır.

19 Human hair. (Color enhanced scanning electron micrograph (SEM) of a human hair). Hair is a fibrous protein made of keratin.

20 Kollagen üçlü heliks (sarmal) Bağ dokunun (konnektif dokular: tendon, kıkırdak, kemik, dişler) başlıca bileşenidir Temel ünite tropokollagendir: iç içe üç polipeptit zincirinden oluşur (her biri 1000 amino asitten oluşur) uzunluğu: 300 nm, çapı: 1.4 nm özgün amino asit içeriği vardır üç amino asitten biri glisindir (Gly) proline (pro) sayısı da fazladır Pro ve HyPro birlikte amino asitin % 30 unu oluşturur Kollagen insan vücudunda bulunan en yaygın proteindir

21

22 Elastin Kasılma ve gevşemesi gereken dokuların (aorta, ligamentler-nuchal) başlıca yapısını elastin proteinleri oluşturur. Akciğerler, deri, tendo ve gevşek bağ dokuda da yer almakla birlikte dokuların elastikiyeti açısından önemli fonksiyonları bulunur. Elastikiyet kaybı veya kırılmaları: Menkes sendromu Ateroskleroz Akciğer amfizemi Cutis laxa Anetoderma Derinin yaşlanması Elastin birikimi Skleroderma Elastomas Elastofibroma dorsi Pseudoxanthoma elasticum Meme kanseri Endocardial elastofibrosi

23 Kollagen ile Elastin

24 Globular vs. fibrous proteins

25 Protein birleşmesi Proteinler büyük grup yapıları oluşturabilir. İki adet bağlanma bölgesi taşırsa uzun zincirleri oluşturabilir. Binlerce fibröz aktin iplikciği kaslardaki aktin sarmal yapıları oluşturur.

26 Denatürasyon Doğal (natif) yapıdaki bir proteinin fiziksel, kimyasal veya biyolojik özelliklerinin değişmesi onun denatüre olduğunu gösterir. Hafif düzeydeki denatürasyon proteinin tersiyer veya kuaternar yapısını bozarken, güçlü denatüre ediciler polipeptid zinciri parçalara ayırabilir. Orta düzey (hafif) denatürasyon reverzibl iken ağır denatürasyon irreverzibldir.

27 Denatüre edici faktörler Isı, organik çözücüler, UV ışınları, mekanik karıştırma, yoğun asit veya bazlar, deterjanlar ve kurşun, cıva gibi ağır metaller proteinleri denatüre eder. Denatüre proteinler genellikle çözünmez olduğundan çözücülerde çökerler.

28 Irreverzibl denatürasyon & Denatürasyon-Renatürasyon