通過非共價相互作用完成生物功能
幾十年來對大量蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能研究結(jié)果清楚地表明,蛋白質(zhì)分子發(fā)揮生物學(xué)功能時,更多依賴的是非共價相互作用。不管是肽鏈的折疊、組裝,蛋白質(zhì)完成生物學(xué)功能時所發(fā)生的構(gòu)象改變,還是蛋白質(zhì)分子相互之間,以及蛋白質(zhì)分子與細胞內(nèi)其他類型分子都是通過非共價相互作用發(fā)生特異識別和相互作用的,而這種特異的相互作用也正是每種不同蛋白質(zhì)分子完成其特異生物學(xué)功能的關(guān)鍵。
構(gòu)象(conformation)和構(gòu)型(configuration)是描述蛋白質(zhì)等生物分子的結(jié)構(gòu)時經(jīng)常使用的兩個概念。前者反映分子在不發(fā)生共價鍵斷裂和形成的情況下,由于共價單鍵的自由旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的不同空間結(jié)構(gòu)狀態(tài)。一般來說,蛋白質(zhì)的天然構(gòu)象是指其在天然環(huán)境條件下,從能量角度看最穩(wěn)定的一種狀態(tài),而構(gòu)型反映的是不同的共價連接方式而產(chǎn)生的不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)。區(qū)別二者的關(guān)鍵是:構(gòu)象發(fā)生改變時,分子從一種構(gòu)象轉(zhuǎn)變成另外一種構(gòu)象時并不發(fā)生共價鍵的斷裂,而僅僅是因為非共價鍵的重新分布的結(jié)果,而構(gòu)型發(fā)生轉(zhuǎn)變時,必須有共價鍵的斷裂和重新形成。構(gòu)象轉(zhuǎn)變所需能量遠比構(gòu)型轉(zhuǎn)變所需能量少。只有多肽的正確折疊才能維持蛋白質(zhì)的正確構(gòu)象和發(fā)揮蛋白質(zhì)的正常功能。若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯誤,盡管其一級結(jié)構(gòu)不變,但蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變,仍可影響其功能,嚴重時可導(dǎo)致疾病發(fā)生,有人將此類疾病稱為蛋白構(gòu)象病。有些蛋白質(zhì)錯誤折疊后互相聚集,常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀,產(chǎn)生毒性而致病,表現(xiàn)為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變,這類疾病包括人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨廷頓舞蹈病和瘋牛病。
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