Struktura biomakromolekul

Transkript

1 Struktura biomakromolekul ejvýznamnější biomolekuly proteiny nukleové kyseliny polysacharidy lipidy... měli bychom znát stavební kameny života Proteiny Aminokyseliny tvořeny aminokyselinami L-α-aminokyselinami C- H 3 C H H H 3 C - 20 základních aminokyselin C H 3 H H 3 H H 2 H H 3 - H H 2 alanin (Ala, A) H C α H 2 H prolin (Pro, P) Aminokyseliny Peptidická vazba H H 3 - H 3 - CH 3 H -konec H 3 H - C-konec H 2 CH 3 1

2 Struktura proteinů Primární sekvence primární sekvence AMK (kovalentní vazba), čteme od k C konci sekundární list, šroubovice (vodíkové vazby) terciální skládání (folding) proteinů (vdw interakce) kvarterní komplexy několika podjednotek, komplexy s kofaktory atp. >P24941 CDK2_HUMA Cell division protein kinase 2 - Homo sapiens (Human). MEFQKVEKIGEGTYGVVYKAKLTGEVVALKKILDTETEGVPSTAIEISLLKELH PIVKLLDVIHTEKLYLVFEFLHQDLKKFMDASALTGIPLPLIKSYLFQLLQGLAFCHS HVLHDLKPQLLITEGAIKLADFGLAAFGVPVTYTHEVVTLWYAPEILLGCKYY STAVDIWSLGCIFAEMVTALFPGDSEIDQLFIFTLGTPDEVVWPGVTSMPDYKPSF PKWAQDFSKVVPPLDEDGSLLSQMLHYDPKISAKAALAHPFFQDVTKPVPHLL Sekundární struktura Sekundární sekvence šroubovice pásky, list amachandranův diagram Terciální struktura ±180 amachandranův diagram ukazuje možné konformace φ a ψ dihedrálů polypeptidů (pozor G) aby protein mohl vykonávat svou funkci musí se složit (to fold) do určité, často unikátní, 3D struktury skládání (folding) proteinů zcela zásadní role nekovalentních interakcí kolaps hydrofóbního jádra proteinu skládání denaturace 2

3 Skládání proteinů Experimenty k posouzení struktur proteinů primární struktura sekvenace sekundární struktura cirkulární dichroismus predikce z prim. struktury (bioinformatika) 3D struktura TG difrakce (X-ray) M kryo-elektronová mikroskopie predikce homologní modelování ab initio skládání (ab initio folding) zatím velmi nespolehlivé folding funnel Zobrazení proteinů Bioinformatika Bioinformatics is the application of information technology to the field of molecular biology mladá a dynamicky se rozvíjející disciplína sekundární elementy přístupný povrch software: pyml, VMD 3

4 ukleové kyseliny ukleové báze 2 4 H tvořeny nukleotidy nukleová báze cukr (riboza, deoxyriboza) fosfátová skupina purinové H 2 H adenin pyrimidinové H 2 H 3 C H cytosin H H thymin H H H H 2 guanin H uracil Cukr-fosfátová část ukleotid H 2 H P H 5 4 H 1 H P H H H 2 H H H P H 2-deoxyriboso-5-phosphate (DA) riboso-5-phosphate (A) H H Vznik řetězce K A vs. DA 5 - konec záporný náboj - H P - H P H 2 H H 2 - P H H 2 ibonukleová kyselina A t-a, m-a, r-a... riboswitch ribozym Deoxyribonukleová kyselina DA tvoří dvoušroubovice nese genetickou informaci (chromozómy) 3 - konec H H 4

5 Párování bazí Řetězce DA jsou komplementární H H 2 C - G H H H 2 H 2 H 5 -A G A G G T G C 3 3 -T C T C C A C G 5 struktura DA Watson, Crick - původní článek je na konci prezentace H A - T H CH 3 Dvoušroubovice DA DA cukr-fosfátová páteř velký žlábek je známo více struktur DA A, B, Z malý žlábek Další struktury DA A -tvary HDV ribozyme Group I Intron Quadruplex Holliday junction t-a A-A SL 5

6 Klasifikace BP Párování v A až 200 kombinací Hoogsteen Edge P H 2 Watson-Crick Edge H H Sugar Edge "C - H" Edge P H H H Watson-Crick Edge Sugar Edge Westhof, Leontis - klasifikace Může se zapojit i fosfát interakce báze - fosfát ibozom zajišťuje proteosyntézu podle m-a C S 50S ibozym A intenzivně studovaná oblast na KFC Šponer, tyepka, Banáš - fch.upol.cz iboswitch 6

7 rigin of Life Urey-Miller experiment (voda, methan, amoniak a vodík) katalytická funkce A A World hypothesis Bernalova Biopoesis Stage 1: The origin of biological monomers Stage 2: The origin of biological polymers Stage 3: The evolution from molecules to cell 7