Valgu ja polüpeptiidi struktuur

Polüpeptiidides ja valgud. Polüpeptiidvalgu primaarne struktuur määrab selle sekundaarse, tertsiaarse ja kvaternaarse struktuuri.

Polüpeptiidide ja valkude esmane struktuur on aminohapete järjestus polüpeptiidahelas, arvestades mis tahes disulfiidsidemete asukohti. Primaarstruktuuriks võib pidada kõigi nende täielikku kirjeldust kovalentne sidumine polüpeptiidahelas või valgus.

Kõige tavalisem viis primaarstruktuuri tähistamiseks on aminohappejärjestuse kirjutamine, kasutades aminohapete standardset kolmetähelist lühendit. Näiteks glü-glü-ser-ala on polüpeptiidi esmane struktuur, mis koosneb glütsiin, glütsiin, seriinja alaniin, selles järjekorras N-terminaalsest aminohappest (glütsiin) C-terminaalsest aminohappest (alaniin).

Sekundaarne struktuur on aminohapete järjestatud paigutus või konformatsioon polüpeptiidi või valgu molekuli lokaalsetes piirkondades. Vesiniksidemisel on oluline roll nende voltimismustrite stabiliseerimisel. Kaks peamist sekundaarstruktuuri on alfa-spiraal ja anti-paralleelne beeta-volditud leht. Perioodilisi konformatsioone on ka teisi, kuid α-spiraal ja β-volditud leht on kõige stabiilsemad. Üks polüpeptiid või valk võib sisaldada mitmeid sekundaarseid struktuure.

Α-spiraal on paremakäeline või päripäeva spiraal, milles iga peptiidside on trans kehaehitus ja on tasapinnaline. Iga peptiidsideme aminorühm kulgeb tavaliselt ülespoole ja paralleelselt spiraali teljega; karbonüülrühm osutab üldiselt allapoole.

P-volditud leht koosneb pikendatud polüpeptiidahelatest, mille külgnevad ahelad ulatuvad üksteisega paralleelselt. Nagu α-heeliksi puhul, on iga peptiidsideme trans ja tasapinnaline. Peptiidsidemete amiini- ja karbonüülrühmad osutavad üksteise poole ja samas tasapinnas, nii et külgnevate polüpeptiidahelate vahel võib tekkida vesinikside.

Helix stabiliseeritakse vesiniksidemega amiin ja karbonüül sama polüpeptiidahela rühmad. Volditud leht stabiliseeritakse vesiniksidemetega ühe ahela aminorühmade ja külgneva ahela karbonüülrühmade vahel.

Polüpeptiidi või valgu tertsiaarne struktuur on aatomite kolmemõõtmeline paigutus ühes polüpeptiidahelas. Polüpeptiidi korral, mis koosneb ühest konformatsioonilisest voltimismustrist (nt ainult alfa-heeliks), võib sekundaarne ja tertsiaarne struktuur olla üks ja sama. Ka valgust, mis koosneb ühest polüpeptiidimolekulist, on tertsiaarne struktuur kõrgeim saavutatud struktuuritase.

Tertsiaarset struktuuri säilitavad suures osas disulfiidsidemed. Disulfiidsidemed moodustuvad tsüsteiin kahe tioolrühma (SH) oksüdeerimise teel, moodustades disulfiidsideme (S-S), mida mõnikord nimetatakse ka disulfiidsillaks.

Kvaternaarstruktuuri kasutatakse mitmest alaühikust koosnevate valkude kirjeldamiseks (mitu polüpeptiidi molekuli, igaüks nn monomeer). Enamik valke, mille molekulmass on üle 50 000, koosneb kahest või enamast mittekovalentselt seotud monomeerist. Monomeeride paigutus kolmemõõtmelises valgus on kvaternaarne struktuur. Kvaternaarse struktuuri illustreerimiseks on kõige tavalisem näide hemoglobiin valk. Hemoglobiini kvaternaarne struktuur on selle monomeersete alaühikute pakett. Hemoglobiin koosneb neljast monomeerist. Seal on kaks α-ahelat, igas 141 aminohapet, ja kaks β-ahelat, igas 146 aminohapet. Kuna tegemist on kahe erineva alaühikuga, omab hemoglobiin heterokvaternaarset struktuuri. Kui kõik valgu monomeerid on identsed, siis on tegemist homoakternaarse struktuuriga.

Kvaternaarstruktuuri subühikute peamine stabiliseeriv jõud on hüdrofoobne interaktsioon. Kui üks monomeer voldib kolmemõõtmelise kuju, paljastades selle polaarsed külgahelad vesikeskkonnale keskkonda ja selle mittepolaarsete külgahelate kaitsmiseks on paljastunud veel mõned hüdrofoobsed lõigud pind. Kaks või enam monomeeri kogunevad nii, et nende paljastatud hüdrofoobsed lõigud on kontaktis.

Kas soovite rohkem teavet aminohapete ja valkude kohta? Siin on mõned täiendavad veebiressursid saidil aminohapped ja aminohapete kiraalsus. Lisaks üldkeemia tekstidele võib teavet valkude struktuuri kohta leida ka biokeemia, orgaanilise keemia, üldbioloogia, geneetika ja molekulaarbioloogia tekstidest. Bioloogiatekstid sisaldavad tavaliselt teavet transkriptsiooni ja translatsiooni protsesside kohta, mille kaudu valkude tootmiseks kasutatakse organismi geneetilist koodi.