生物化学

蛋白质的三级结构中,超二级结构,模体,结构域有什么区别和联系?

蛋白质的三级结构中,超二级结构,模体,结构域有什么区别和联系
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三者有区别,但是也有交叉。

蛋白质超二级结构(supersecondary structure)指的是蛋白质分子中若干个相邻的二级结构元件(主要为 \alpha 螺旋与 \beta 折叠)组合在一起、彼此相互作用,形成种类不多的、有规则、在空间中可以辨认的二级结构组合或二级结构串,在多种蛋白质(主要为球蛋白)中充当三级结构的构件。正如定义中所说,超二级结构的种类比较少,一般也就是 \alpha\alpha 组合、 \beta\alpha\beta 组合和 \beta\beta 组合三种。比如下图所示的 coiled coil 结构,就是一种 \alpha\alpha 组合。一般来说,超二级结构偏向于蛋白质的基础空间结构,不涉及到这一结构的具体生物功能。

Coiled coil

结构模体(structural motif)则是蛋白质分子中普遍存在且具有特征性的局部三维结构(超二级结构)单元模式。由此可以看出,模体也是超二级结构,但是它往往比超二级结构复杂得多。一个明显区别就是,模体可以含有多个超二级结构,形成比较复杂的空间结构。比如下图所示的希腊钥匙模体,就是由四条 \beta 折叠构成。值得注意的是,模体与蛋白质一级结构并没有对应关系。也就是说,不同的氨基酸序列完全有可能形成相同的模体,而相似的氨基酸序列也可能形成完全不同的模体。这给生物信息学蛋白质空间结构预测带来极大的困难。

Greek key motif

蛋白质结构域(protein domain)是构成蛋白质三级结构的基本单元,算是更复杂的结构模体。它其实指的是在蛋白质空间结构上可以区分的子结构,比如蛋白质中的区域性的小球结构,结构域之间以蛋白质单链连接。通常,结构域是指向特定的生物学功能的。比如锌手指DNA结合结构域,就是能够结合锌离子和 DNA 的一种特定蛋白质二级结构,其结构如下图所示。

Zinc finger domain

纯概念讲解有些枯燥,容易混淆,下面讲一下实际运用中的情况。

当我们讲到蛋白质含有某一结构域时,其实是与功能域紧密联系的。也就是说,我们基本可以判定,该蛋白质因为含有这一结构域,很大可能拥有这一功能。但是,当我们讲到蛋白质含有某一结构模体时,我们是无法判断该蛋白质具有何种功能的。我们只能说,该蛋白质与其他一些同样含有这一结构模体的蛋白质可能具有一定功能上的联系。至于超二级结构,除非是专门研究蛋白质空间结构的,否则很少提及,我们会直接关注二级结构。以上。

编辑于 2022-03-03 03:40

嗯,大概是分析角度或判读的区分,应该没有绝对的标准界限,是有交叉有融合的部分。经常听他们蛋白质组学的人在讨论,本人没有做相关的工作,可能认识有偏差。

发布于 2022-03-06 15:41