Aminosavak és fehérjék PDF

AMINOSAVAK FEHÉRJÉK Dr. Kovács Zsolt Biokémiai dimenziók Aminosavak ◦Az emberi szervezet fehérjéi gyakorlatilag 20 L, - aminosavból képződnek. Ezek az úgynevezett génkódolt aminosavak ◦A variációs lehetőségek és a változatos molekulatömegek bőven elégségesek a természetben előforduló 1012...

AMINOSAVAK FEHÉRJÉK Dr. Kovács Zsolt Biokémiai dimenziók Aminosavak ◦Az emberi szervezet fehérjéi gyakorlatilag 20 L, - aminosavból képződnek. Ezek az úgynevezett génkódolt aminosavak ◦A variációs lehetőségek és a változatos molekulatömegek bőven elégségesek a természetben előforduló 1012 fehérjeféleség megvalósulásához ◦Esszenciális aminosavak: szintézisük nem lehetséges v. nem elégséges, ezért táplálékkal kell felvenni Proteóma ◦ A fehérjék összessége egy adott szervezetben, fajban vagy rendszerben ◦ Mélység – szélesség (kiterjedtség) ◦ Az emberi gének számánál (25.000-32.000) sokkal kevésbé ismerjük a humán fehérjék számát ◦ Becslés szerint ez 10.000 és néhány millió között lehet ◦ Plasma Proteome Database: kb. 10.500 vérplazma fehérjét azonosítottak, ebből 1278-at tudnak mennyiségileg mérni ◦ Matematikai predikció kísérletes eredmények  Aminosav-összetétel Az egyes fehérjék aminosav összetétele nem egyenletes és nem azonos !  ESSZENCIÁLIS AMINOSAVAK NEM ESSZENCIÁLIS az aminosav a szervezetben elégséges mennyiségben szintetizálható ESSZENCIÁLIS AMINOSAV nem szintetizálható a szervezetben, ezért táplálék-forrásból kell felvenni SZEMIESSZENCIÁLIS Szemiesszenciális: Arg Az aminosav szintetizálható, de nem elégséges mennyiségben Szerkezetük aminocsoport (a prolin kivételével) karboxilcsoport R- oldalláncban különböznek egymástól (→eltérő a méretük, töltésük, fizikokémiai tulajdonságaik) A génkódolt aminosavak csoportosítása (+ (-) (+ (-) ) ) bázikus savas töltés-nélküli poláros apoláros hidrofob (+ ) R  Néhány aminosav térszerkezete Alanin izoleucin fenilalanin szerin glutamin aszpartát lizin  ALIFÁS, APOLÁROS OLDALLÁNCCAL RENDELKEZŐ AMINOSAVAK Glicin (Gly, G) ◦ A legkisebb méretű aminosav ◦ Az R = -H, nincs optikai aktivitása ◦ Nem esszenciális ◦ Biológiai jelentősége: ◦ purin bázisok szintézise, kreatinin-szintézis (N- ürítés), hem ◦ Inhibitor neurotranszmitter ◦ Meghatározza a kollagén szerkezetét, minden 3.-ik AS glicin Alanin (Ala, A) ◦ Nem esszenciális, optikailag aktív AS ◦ R = hidrofób metilcsoport ◦ ALT/GPT (alanin aminotranszferáz/glutamát-piruvát transzamináz) enzim egyik szubsztrátja – aminocsoport transzfer, fehérjék lebontása ◦ Kapocs szerepet játszik a szénhidrát- és a fehérje- anyagcsere között Valin (Val, V) ◦ Esszenciális, optikailag aktív ◦ Erősen apoláros ◦ Ovalbuminban, kazeinben, humán globuláris fehérjékben van jelen nagyobb koncentrációban ◦ Genetikai enzimhiány miatt bekövetkező metabolizációs zavara a jávorfaszirup-betegség ◦ Egy Glu Val mutáció a hemoglobin β-láncában sarlósejtes vérszegénységet okoz  Leucin (Leu, L) ◦ Esszenciális, optikailag aktív aminosav ◦ Erősen hidrofób ◦ Egyes fehérjékben több Leu gyök kapcsolódása cipzár-szerű szerkezetet hoz létre (Leu-zipper) ◦ Ketogén aminosav, lebontása Ac-CoA képződésével jár, ami ketontest felhalmozódáshoz vezet ◦ Az élelmiszer-iparban adalékanyagként használják  Izoleucin (Ile, I) ◦ Esszenciális, 2 királis központtal rendelkező AS ◦ Erősen hidrób jellegű alifás szerkezet ◦ Genetikai enzimhiány miatt bekövetkező metabolizációs zavara a jávorfaszirup-betegség ◦ Élelmiszer-adalékanyagként használható  Metionin (Met, M) ◦ Esszenciális, optikailag aktív AS ◦ Alifás oldallánc, hidrofób ◦ Kéntartalmú aminosav, kén-forrás ◦ Metilezési reakciókban fontos metildonor (pl. Noradrenalin Adrenalin átalakulás) származéka az S-adenozil-homocisztein ◦ Az ún aktivált metil-ciklusban keletkezik metionin, de ez tovább alakul egy nem proteinogén aminsavvá (homocisztein)  Prolin (Pro, P) ◦ Nem esszenciális AS, az egyetlen, amely szekunder aminocsoporttal rendelkezik, ciklikus szerkezetű ◦ Rigid szerkezetű, fehérjékben általában a lánc meghajlását eredményezi ◦ Kollagénekben bőségesen jelen van  POLÁROS, TÖLTETLEN OLDALLÁNCCAL RENDELKEZŐ AMINOSAVAK Szerin (Ser, S) ◦ Nem esszenciális, optikailag aktív AS ◦ Hidroxi-alanin ◦ -OH csoportot tartalmaz, ez hidrofíliát biztosít ◦ Biol. szerep: ◦ Szerin proteázok aktív centrumában található, katalízisért felelős (pl. az emésztőkészülék enzimei: tripszin, kimotripszin, elasztáz) ◦ Enzimek szerin gyökei foszforilálódhatnak és defoszforilálódhatnak (az eredmény aktiváló vagy inaktiváló jellegű működés-változás)  Cisztein (Cys, C) ◦ Nem esszenciális, optikailag aktív AS ◦ Két Cys oxidációval S-S hídon keresztül összekapcsolódhat, ez szerepet játszik a fehérjék harmadlagos és negyedleges szerkezetének kialakításában, a felcsavarodásban ◦ A glutation nevű antioxidáns tripeptid alkotóeleme ( -Glu-Cys- Gly) Treonin (Thr, T) ◦ Esszenciális, 2 aszimmetria központtal ◦ A szerin magasabb rendű homológjának tekinthető ◦ Enzimek aktív centrumában szerepelhet ◦ Enzimekben levő Thr gyökök részt vehetnek foszforilezési/defoszforilezési folyamatokban (szerin- treonin kinázok, aktiválás v. inaktiválás) ◦ Összetett fehérjékben, glikoproteinekben glikozil- oldalláncok kapcsolódhatnak az –OH csoporthoz Aszparagin (Asn, N) ◦ A legkorábban felfedezett (1804) AS ◦ Nem esszenciális, optikailag aktív ◦ Az aszparaginsav amidja ◦ Funkcionalitás: ◦ Az NH3 szállítását biztosítja perifériás sejtektől a májba, nem toxikus formában ◦ Purinbázisok szintézisében szerepel Glutamin (Gln, Q) ◦ Nem esszenciális, optikailag aktív ◦ A glutaminsav amidja ◦ Funkcionálisan: ◦ NH3 nem toxikus szállítási formája perifériás sejtekből a májba ◦ Purinbázis szintézisben szerepel  AROMÁS AMINOSAVAK Fenilalanin (Phe, F) ◦ Esszenciális, aromás, hidrofób aminosav ◦ UV fényelnyelést okoz ◦ A tirozin prekurzora, résztvesz a dopamin, a noradrenalin és az adrenalin szintézisében Tirozin (Tyr, Y) ◦ Optikailag aktív, nem esszenciális aminosav ◦ Para-hidroxi-fenilalanin ◦ A hidroxilcsoport jelenléte hidrofíliát kölcsönöz, jobban oldódik vízben ◦ UV fényelnyelést okoz ◦ Résztvesz a dopamin, noradrenalin, adrenalin szintézisében Triptofán (Trp, W) ◦ Esszenciális, optikailag aktív, aromás AS ◦ Indolil-alanin ◦ Erősen hidrofób jellegű ◦ UV fényelnyelést okoz ◦ Biológiai jelentősége: ◦ A niacin prekurzora ◦ Belőle indul a szerotonin és a melatonin szintézise  BÁZIKUS AMINOSAVAK Lizin (Lys, K) ◦ Esszenciális aminosav pozitívan töltött oldallánccal ◦ Bázikus jellegű, optikailag aktív ◦ Funkcionális szerep: ◦ Hidroxilizin keletkezhet belőle, a kollagének szerkezetét stabilizálja ◦ Enzimekben koenzimekkel kapcsolódhat, elősegíti a biokémiai katalízist ◦ Egyes fehérjékben (pl. fibrin) Lys-Gln kovalens keresztkötések jöhetnek létre (XIII-as véralvadási faktor, Laki-Lóránd) Hisztidin (His, H) ◦ Imidazolil-alanin ◦ Szemiesszenciális, pozitívan töltött AS ◦ Optikailag aktív, bázikus jellegű ◦ Szerepe: ◦ A magas His tartalmú fehérjék pufferoló szereppel rendelkeznek ◦ A hemoglobin 2 His gyöke meghatározza az O2 kötést ◦ Enzimekben proton-reléként működik (szerin proteázok, Asp-His-Ser) ◦ Dekarboxilációja egy mediátort, hisztamint eredményez, amely a központi IR-ben, de az allergia patomechanizmusában is fontos Arginin (Arg, R) ◦ Szemiesszenciális, pozitívan töltött, bázikus ◦ Oldalláncán guanidin gyököt tartalmaz ◦ A nitrogén anyagcserében kiemelt szerepet játszik, hidrolízisével ornitin és karbamid (urea) keletkezik ◦ A NO (nitrogén monoxid szintézisének kiinduló anyaga) – vazodilatátor, szabadgyök képző anyag SAVANYÚ OLDALLÁNCCAL RENDELKEZŐ AMINOSAVAK Aszparaginsav (Asp, D) ◦ Nem esszenciális, optikailag aktív ◦ Oldallánca egy proton disszociációja miatt általában negatív töltésű ◦ Biológiai jelentősége: az AST/GOT (azpartát aminotranszferáz, glutamát-oxálacetát transzamináz) enzim szubsztrátja ◦ Serkentő jellegű neurotranszmitter ◦ Pirimidin-, purin-bázisok és a karbanmid szintézisében szerepel Glutaminsav (Glu, E) ◦ Nem esszenciális, optikailag aktív, negatívan töltött, poláros oldallánccal ◦ Biológiai szerep: ◦ Serkentő neurotranszmitter ◦ Kollektor szerepe van különböző metabolizációs utak találkozása miatt az aminocsoport lebontásában ◦ Véralvadás fehérjéiben a glutaminsav karboxilezése kiemelt jelentőségű ◦ Élelmiszer adalékanyag  Nem génkódolt aminosavak Hidroxiprolin (Hyp), hidroxilizin (Hyl) ◦ Gyakoriak a kollagénben, szintézis után, enzimatikus reakcióval kelentkeznek ◦ Gly-Pro-Hyp triplett gyakori a kollagénekben, megszabják a helyes feltekeredést Ornitin (Orn) és citrullin (Cit) ◦ A karbamid-szintézis köztitermékei, fehérjékbe nem épülnek ◦ NH3 eltávolításának mechanizmusa, energia- igényes  Egyéb, nem génkódolt aminosavak ◦ A β-alanin a pantoténsav nevű vitamin felépítésében szerepel ◦ A GABA gátló jellegű KIR mediátor ◦ A δ-ALA a hem szintézisének köztiterméke ◦ A -karboxi-glutaminsav véralvadási faktorokban szerepel Hhomocisztein (Hcy) A Hcy Met-ból keletkező AS, az érfal állapotának mutatója Az aminosavak elektrokémiai tulajdonságai ◦ Neutrális vizes oldatban amino- és karboxilcsoportok ionizált állapotban vannak (ikerion). (a –COOH csoportok disszociációja (a –COOH csoportok disszociációja visszaszorul, az –NH2 csoport teljes) protont vesz fel) Fontos fiziko-kémiai tulajdonságok ◦ Molekulatümeg, méret ◦ Optikai aktivitás ◦ Poláros/apoláros jelleg (hidrofília/hidrofóbia) ◦ Felületi töltés ◦ Izoelektromos pont: az a pH, amelyen a molekula felületi töltése 0  Az aminosavak optikai sajátsága ◦ A glicin kivételével aszimmetriás C-atomot tartalmaznak, optikailag aktív molekulák. ◦ Az emberi fehérjéket L-konfigurációjú aminosavak alkotják. (A szubsztituensek az óramutató járásával ellentétes irányban követik egymást) Az aminosavak fényelnyelése A ◦ Az aromás gyűrűt tartalmazó aminosavak (fenil-alanin, tirozin, triptofán) ultraibolya tartományban fényelnyelést mutatnak. ◦ A Lambert-Beer törvény szerint a fényelnyelés mértéke alkalmas a koncentráció meghatározására: E (A)= Lg I0/I= *ℓ= *c*ℓ Glicin és glutaminsav titrálási görbéje Aminosavak legfontosabb reakciói ◦ Legfontosabb a ninhidrin-reakció : → ◦ A konjugált kettőskötés- rendszer miatt ibolyáskék színű végtermék keletkezik (kivéve a prolint, mely sárgás színű). ◦ A lizin -aminocsoportja ninhidrinnel nem reagál. Biológiailag fontos, nem fehérjefelépítő aminosavak és származékaik ◦Hidroxi- prolin, hidroxi- lizin – kötőszövet fehérjéiben (kollagén) Posztszintetikusan jönnek létre. ◦ -alanin –koA-ban (az aminocsoport a -C atomhoz kapcsolódik) ◦ -aminovajsav (GABA) (glutaminszármazék) – neurotranszmitter ◦dopamin (tirozin származék) – neurotranszmitter ◦tiroxin (tirozin származék) – pajzsmirigy jód tartalmú hormonja ◦hisztamin (hisztidin származék) – az allergiás reakciók  mediátora Biológiai jelentőségű peptidek ◦ glutation ◦ peptidhormonok: oxytocin, vazopresszin ◦ ACTH (Adrenokortikotrop hormon) ◦ Angiotenzin, bradykinin ◦ -endorfin Glutation ◦ (Tripeptid, melyben a glutaminsav -aminocsoportja vesz részt a peptidkötésben) ◦ A redoxirendszerekben fontos. Bradikinin, angiotenzin ◦ A bradikinin egy a gyulladásban jelzésközvetítő szerepet játszó nonapeptid, egy nagy molekulájú fehérje prekurzorból, a kininogénből hasad le. Szekvenciája a következő: ◦ H3N+-Arg1-Pro2-Pro3-Gly4-Phe5-Phe6-Ser7-Pro8-Arg9-COO- Az angiotenzin II egy oktapeptid, amely az angiotenzin I-ből (dekapeptid) jön létre két aminosav lehasadásával. A reakciót az angiotenzin-konvertáz nevű enzim katalizálja, amelynek a működését a renin, egy vesehormon indítja be. Az angiotenzin II önmagában is vérnyomás emelő, de serkenti az aldoszteron termelődését a mellékvesekéregben, miáltal a vértérfogatot is megnöveli és ezzel másodlagosan is emeli a vérnyomást. A vérnyomáscsökkentő szerek egy fontos csoportja éppen az angiotenzin-konvertázt gátolja. Az angiotenzin II szerkezete a következő: – H3N+-Asp1-Arg2-Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7-Phe8-COO- Peptidhormonok ◦ Az oxitocint (neve:gyors szülés) és vazopresszint a hipotalamusz termeli és a hipofízis hátulsó lebenye tárolja, simaizomösszehúzó hatású ◦ A vazopresszin, egy nonapeptid, amely a hipofízis hátulsó lebenyében termelődik és hatását a vese disztális tubulusaiban fejti ki, ahol a víz reabszorbcióját fokozza. A diabetes insipidus nevű betegségben vazopresszin hiányában óriási mennyiségű vizelet ürül. A vazopresszin másik két fontos hatása, amint neve is jelzi, érösszehúzódás és következményes vérnyomás-emelkedés. Ez a hatás egy szintetikus változatban, az 1-dezamino-8-D-arginino-vazopresszinben kiküszöbölhető, ezért eredményesen használják a diabetes insipidus kezelésére FEHÉRJÉK SZERKEZETE ÉS TULAJDONSÁGAI  Fehérjék általános tulajdonságai ◦ A fehérjékben az aminosavak peptidkötéssel kapcsolódnak egymáshoz, amely az egyik aminosav -karboxil- és egy másik aminosav -aminocsoportja közt jön létre, víz kilépésével ◦ A peptidkötés savamidkötés és egy peptid felfogható szubsztituált amidnak vagy acilezett aminnak. Egy sor aminosav összekapcsolódásával polipeptidlánc képződik. ◦ A fehérjéket egy vagy több polipeptidlánc képezi; ennek a monoton, ismétlődő gerincét -C-C-N- szekvencia képezi, fajlagosságát pedig az oldalláncok sorrendje hozza. ◦ Átlagosan a fehérjék 100-300 aminosavat tartalmaznak, molekulatömegük 5-1000 kDa közé esik. Osztályozásuk ◦ Az egyszerű fehérjék csak aminosavakat tartalmaznak ◦ az összetett fehérjékben nem-fehérje komponens is található, például: ◦ - nukleoproteinekben – nukleinsavak ◦ - lipoproteinekben – lipidek ◦ - glikoproteinekben – szénhidrátok ◦ - foszfoproteinekben – foszfát-csoportok ◦ - metalloproteinekben – fématomok ◦ - kromoproteinek – valamilyen pigment A fehérjék csoportosítása Biológiai aktivitás alapján ◦ Enzimek (pepszin, glükóz-foszfát-izomeráz) ◦ Védőfehérjék(immunglobulinok) ◦ Transzportfehérjék (hemoglobin, mioglobin, transzferrin (vas szállítás) szérumalbumin(zsírsavak)) ◦ Tartalékfehérjék (ovalbumin (tojásfehérje) kazein (tejfehérje) ferritin (vas) gliadin (búza) zein (kukorica) ) ◦ Hormonok (inzulin, ACTH) ◦ Szerkezeti fehérjék (kollagén, elasztin, keratin) ◦ Kontraktilis fehérjék (aktin, miozin) ◦ Toxinok (kígyómérgek, diftériatoxin) a sejthártya lipidjeinek bontásával hemolízist idéznek elő. A fehérjeszerkezet különböző szintjei ◦ A. elsődleges (primer) szerkezet ◦ B. másodlagos (szekunder) szerkezet ◦ C. harmadlagos szerkezet ◦ D. negyedleges szerkezet Elsődleges szerkezet ◦ Elsődleges szerkezet = a polipeptidlánc aminosav-sorrendje ◦ Egyezményesen a polipeptidlánc leírását mindig az –NH2 terminális végről kezdjük és a COOH- terminális véggel fejezzük be ◦ A peptidkötésben a C-N közti távolság az egyes kötésnél rövidebb, de a kettős kötésénél hoszabb, tehát parciális kettőskötés tulajdonsága van ◦ A peptidkötésben a két -szénatommal együtt 6 atom vesz részt; ezek mind egy síkban helyezkednek el. Az aminocsoport hidrogénje és a karboxilcsoport oxigénje, illetve a két - szénatom transz-helyzetben vannak A peptidkötés kialakulása A peptidkötés ◦ A peptidkötésben a két -szénatommal együtt 6 atom vesz részt; ezek mind egy síkban helyezkednek el ◦ Az aminocsoport hidrogénje és a karboxilcsoport oxigénje, illetve a két - szénatom transz-helyzetben vannak ◦ A -delokalizáció miatt merev C-N kötés nem ad forgáslehetőséget a közvetlen szubsztituensek számára ◦ A két -szénatom -kötéssel kapcsolódik, emiatt szubsztituenseik a kötéstengely körül elfordulhatnak. Tetrapeptid = metionil-aszpartil-leucil-tirozin  Gyakorlat ◦ H2N-Ala-Cys-Lys-Trp-Leu-Arg-COOH ◦ Hexapeptid, konvenció szerint az N-terminálisnál kezdjük a felírást, a C-terminálisnál végezzük ◦ Ser-Lys-Gly-Pro-Tyr pentapeptid ◦ Ser-Lys-Gly-Pro-Tyr NEM = Tyr-Pro-Gly-Lys-Ser  Elsődleges (primer) szerkezet ◦ Az elsődleges (primer) szerkezetet az aminosavak kapcsolódási sorrendje határozza meg, de következtetni lehet belőle a további szerkezeti szintekre. ◦ Az inzulin volt az első fehérje, amelynek az aminosavszekvenciája ismertté vált (Sanger) ◦ Két polipeptidláncból áll: A-lánc 21, B-lánc 30 aminosavat tartalmaz. A két láncot két diszulfid híd kapcsolja össze, és az A-láncban található még egy diszulfid híd. ◦ Inaktív előalakban termelődik (proinzulin), és a lánc közepéről egy kb. 30 tagú polipeptidrészlet kihasadásával jön létre. ◦ A proinzulinnak is van egy előfutára, a pre- proinzulin, mely egy 19 aminosavból álló szignál-peptidet tartalmaz az N-terminális végen. ◦ Az elsődleges szerkezet alapvető jelentőségét bizonyítja a sarlósejtes anémia, mely Afrika közép-nyugati részén fordul elő. A betegségben szenvedők vörösvértestjei sarló alakúak. A vörösvértestekben a hemoglobin kristályosodásra hajlamos, melynek következtében az oxigénszállító funkció csökken. A sarló alakú vörösvértestek aggregálódnak és trombotikus tüneteket okoznak. ◦ A két hemoglobin két -lánca mindössze egyetlen aminosavban különbözik. ◦ A normális hemoglobinban (HLA) levő glutaminsav (savas aminosav) helyett valin (neutrális aminosav) található, aminek következtében a HbS oldékonysága csökken.  Az azonos funkciót betöltő fehérjékben levő aminosav-sorrendből a rokonságra is lehet következtetni. (Pl. citokróm-c törzsfa) Megállapították, hogy az aminosavcserék száma és a fajok fejlődésében mutatkozó fejlődéstörténeti, időbeli távolság között egyenes arányosság van.  A fehérjék másodlagos szerkezete (szekunder struktúra) Linus C ◦ Előkísérletek: William Astbury - röntgendiffrakciós vizsgálatok azt mutatják, hogy a Pauling fehérjékben periodikusan rendezett szerkezetek találhatók 1901-1994 Nobel-díj 1954, ◦ Pontos modellezés: ennek két fajtája az -hélix és a -redőzött lemez – Linus Pauling, 1962 Robert Corey és Herman Branson 1951 Robert B Corey ◦ Egy fehérjében nemcsak -hélix vagy -redő fordulhat elő, hanem ezek más szabályos ( - Nobel-díj turn görbület) vagy szabálytalan struktúrákkal (random coil) keveredhetnek. 1954 1897-1971 Herman R Branson Nobel-díj 1954 1914-1995  Az -hélix ◦ Az -hélix úgy alakul ki, hogy a peptidsíkok a N-C -C=0 -kötések, mint tengelyek körül olyan szöggel fordulnak el, hogy egy hidrogénkötések által stabilizált helikális alakzat jön létre. A hidrogénkötések két, egymástól 4 peptidkötés-távolságra lévő amid N-atomja és a karbonil oxigén atomja között alakulnak ki. A hidrogénhidak a hélix hossztengelyével majdnem párhuzamosak. Egy csavarmenet magassága 0,54 nm, mely 3,6 aminosavrészt alkot és a csavar az eredeti modellben jobb menetes (az óramutató járásával megegyező). Az R oldalláncok a hélix külső felszínén helyezkednek el. Néhány aminosav (pl. a prolin) nem hélixképző. Alfa - hélix Az -hélix modelljét Pauling és Corey írták le 1951- ben. Ez a struktúra egy képzeletbeli tengelyre feltekeredett jobboldali csavarmenet, amelynek 5,4 Å- nyi menetébe 3,6 aminosav fér el. Az aminosavak oldalláncai kifele mutatnak; a fehérjék szerkezetének mintegy ¼-e ilyen szerkezetű  Alfa hélix Alfa-hélix metszetképe. A csavarmenetnek lehet poláros és apoláros oldala A gyűrűs struktúrát a –N-C-C- monoton lánc hozza létre, az R-csoportok kifele mutatnak Különböző fehérjékben az alfa-helix szerkezetek hányada jelentősen különbözhet  Speciális -helix példák Kollagén: csont, inak, szalagok, erek falának kötőszövetében Minden harmadik AS gyök Gly (GlyXY)n, X & Y proline A prolinban nincs szabad –NH2 csoport Hidroxilezés ! Csak a megfelelően hidroxilezett kollagén (Hyp, Hyl tartalom) képes szintézis után glikozilálódni és a Golgi- szervecskébe exportálódni, majd kiválasztódni a sejtből Kovalens, stabilizáló keresztkötések is kialakulnak A Pro és Lys hidroxilezése C- vitamin függő Kollagén-típusok különböző szövetekben  -redőzött lemez ◦ -redőzött lemezben ( -pleated sheet) az egymást követő peptidsíkok kinyújtott, ún. cikkcakk szerkezetet alakítanak ki ◦ A peptidkötések úgy kerülnek közel egymáshoz, hogy két polipeptidlánc egymás mellett helyezkedik el, vagy egy polipeptidlánc különböző szakaszai kerülnek egymás közelségébe. /parallel- antiparallel/ ◦ A hidrogénhidak a hossztengelyre merőlegesen helyezkednek el. A glutaminsav megtöri a -szerkezetet. Mindkét β- hajtogatott lap szerkezetet hidrogén kötések tartják fenn, amelyek a karbonilos oxigén- atom és az amino- hidrogén között alakulnak ki, 3-3 aminosavra két H- kötés jut Egyéb másodlagos szerkezetek fehérjékben Alternatív másodlagos szerkezet: β-hajlat (turn) Szervezetlen szerkezet: random coil Nem kötelező, hogy egy fehérje minden szakaszán jól szerveződő és modellezhető másodlagos struktúrát mutasson. A fehérjék harmadlagos szerkezete (térszerkezet, konformáció) ◦ A szekunder szerkezeti egységeket is tartalmazó polipeptidláncban további kölcsönhatások révén egymástól távol eső aminosavak egymáshoz közel kerülhetnek→ 3 dimenziós, globuláris formát alakíthatnak ki. ◦ A fehérjék ezen három dimenziós, specifikus funkcióra alkalmas alakját natív konformációnak nevezzük. ◦ A szerkezet stabilizálásában a következő nem kovalens kötések vesznek részt: 1. Hidrogénkötések 2. Elektrosztatikus kötések (ionos kötések, sókötés, sóhíd) 3. Apoláros kölcsönhatások ◦ Ezeket kiegészíti még egy kovalens kötés (diszulfidhidak). Szerkezet-stabilizáló kölcsönhatások fehérjén belül  Térszerkezetük szerint megkülönböztetünk fibrilláris és globuláris fehérjéket A fehérjék körül levő vízburok jelentős szerepet játszik a funkcionalitás megtartásában ◦ A fehérjék a hidroxil-, amino-, karboxil csoportjaik révén nagy mennyiségű vizet képesek megkötni hidrogénkötések kialakításával ◦ Vizes fázisban a fehérjék nagy része globuláris formába tekeredik fel (folding), a poláros oldalláncok befelé orientálódnak ◦ A fehérjék ionos karaktere (+ és – töltések száma) pH függő ◦ Amikor a + és – töltések száma megegyezik, a hidrátburok szétesik, a fehérje oldékonysága minimumra csökken ◦ Azt a pH értéket, ahol ez bekövetkezik izoelektromos pontnak nevezzük (IP) Anfinsen Ribonukleáz S kísérletei Christian Anfinsen 1916-1995 Norvég származású amerikai Biokémikus Kémiai Nobel-díj: 1972 Stanford Moore-al és William H. Stein-al együtt  Anfinsen kísérletei - magyarázat A fehérjék harmadlagos szerkezete, a helyes feltekeredés és a natív forma kialakulása megszabja a működőképességet  A fehérjék negyedleges szerkezete (kvaterner struktúra) ◦ A negyedleges szerkezet a különböző alegységek egymáshoz való viszonyát és sztöchiometriáját írja le ◦ Több globuláris polipeptidlánc kapcsolódik össze /dimer, tetramer, stb./ → alegységek („subunit”) ◦ Ha azonos szerkezetű polipeptidek kapcsolódnak össze homomernek, ha különböző szerkezetűek, heteromernek nevezzük.  Negyedleges szerkezet: a hemoglobin ◦ Röntgendiffrakciós vizsgálattal először a mioglobin térszerkezetét J.C. Kendrew állapította meg. Moltömege 16.900, mely kb. 1 hemoglobin alegységnek felel meg, 152 aminosavat tartalmaz ◦ A hemoglobin 4 alegységből áll (tetramer): a 2 ( 1, 2) alegység 141, a 2 ( 1 , 2) alegység 146 aminosavból épül fel. Negyedleges szerkezet: az immunglobulin G (IgG) ◦ Az IgG szerkezetileg 2-2 nehéz- (H), illetve könnyű- (L) polipeptidláncból áll, amelyeket –S-S- hidak kötnek össze, de emellett számos gyenge kölcsönhatás is összetart ◦ Mindkét lánctípus 90-110 aminosavat tartalmazó globuláris doménekből áll ◦ Az IgG tetramer molekulatömege kb. 150-160 kd, a nehézláncoké kb. 55 kd, a könnyűláncoké mintegy 22- 24 kd ◦ A nehézláncon három konzervatív (konstans, C) és egy változó (variábilis, V) szerkezetű domén, míg a könnyűláncon egy-egy konstans és változó domén található ◦ A nehézláncon a CH2 és a CH1 doméneket jonkcionális (J) és diverzitás (D) szekvenciák kötik össze Denaturáció és védő Hsp (heat shock proteins) fehérjék Sejten belül a fehérjék helyes csomagolódását (folding) Hsp (hősokk v. stressz-fehérjék) asszisztálják Hatásuk lényege a sejt saját, kulcsfontosságú molekuláinak védelme denaturálódás ellen. Közös jellemzőjük, hogy rendkívül jól konzerváltak, bakteriumtörzsektől kezdve emlősökön keresztül az emberig szinte minden élőlényben megtalálhatók. A baktériumok és az ember stresszfehérjéi közt körülbelül 60%-os, míg a nagyobb emlősök és a humán stresszfehérjék közt 90% fölötti homológia tapasztalható Fehérje- csomagolódás hősokk fehérjékkel (chaperonok)