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什么是蛋白质折叠?

2022.4.21

蛋白质折叠是物理过程,通过该蛋白链获得其天然 的三维结构中,构象即通常生物功能,以迅速和可再现的方式。这是一个物理过程,多肽从一个随机的线圈中折叠成其特征和功能性三维结构。当从mRNA序列翻译成氨基酸的线性链时,每种蛋白质都以未折叠的多肽或无规卷曲的形式存在。该多肽缺乏任何稳定的(持久的)三维结构。当多肽链由核糖体合成时,线性链开始折叠成其三维结构。即使在多肽链的翻译过程中,折叠也开始发生。氨基酸彼此相互作用,产生清晰的三维结构,即折叠的蛋白质,称为天然状态。最终的三维结构由氨基酸序列或一级结构(Anfinsen信条)确定。

正确的三维结构是功能是必需的,尽管功能蛋白质的某些部分可以保持展开,使得蛋白质动力学是重要的。无法折叠成天然结构通常会产生失活的蛋白质,但在某些情况下,错误折叠的蛋白质会具有修饰或毒性功能。据信几种神经退行性疾病和其他疾病是由错误折叠的蛋白质形成的淀粉样 蛋白原纤维的积累导致的。许多过敏是由于某些蛋白质折叠不正确引起的,因为免疫系统不会产生抗体对于某些蛋白质结构。

蛋白质的变性是从折叠到未折叠状态的转变过程。它发生在烹饪、烧伤、蛋白病和其他情况下。

折叠过程的持续时间视目标蛋白质而异。在细胞外进行研究时,最慢的折叠蛋白主要由于脯氨酸异构化而需要花费数分钟或数小时才能折叠,并且在过程完成之前必须经过许多中间状态,如检查点。另一方面,长度不超过一百个氨基酸的非常小的单结构域蛋白通常会在一个步骤中折叠。毫秒级的时间尺度是常态,最快的已知蛋白质折叠反应在几微秒内即可完成。

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