proteinlerin 3 boyutlu yapısı - fbuyukserin.etu.edu.trfbuyukserin.etu.edu.tr/class/ders7.pdf ·...

Proteinlerin 3 Boyutlu Yaps

Bazlar halat eklinde yapsal ilevi varken bazlar kresel formda ve katalitik grev


Proteinin kovalent iskeletinde yzlerce tek ba var ve bunlarn etrafnda serbest rotasyon mmkn, snrsz sayda konformasyon mmkn Buna ramen zgl bir ilevi olmas onlarn zgn bir 3 boyutlu yapya sahip olduunu dndrr. Konformasyon protein atomlarnn uzaysal dzenlenimi, ba krlmakszn!!! Olaslk yzlerce ancak bir ya da iki konformasyon dominanttr.


Belirli artlar altnda mevcut konformasyon termodinamik olarak en kararl yani en dk gibbs serbest enerjisine sahip konformasyondur.

Proteinlerde katlanm ve katlanmam hali ayran G 20 65 kj / mol arasndadr

Bir kovalent ba krmak 200-460 kj / mol

Normalde katlanmam hal konformasyonel entropinin En yksek olduu durum

Buna kart doal yapy sabitleyen gler? Dislfit balar H balar yonik etkileimler Hidrofobik etkileimler Bu zayf etkileimler 4-30 kj/mol ile yklabilir ancak yeknleri nemli


Bir proteini suda zdmzde Hidrofobik ksmlar bulunan proteinde zcnn H balarndan nemli kayp vardr

Kald ki, H ba yaplabilen polar gruplarla bile birim ktlede kayp szkonusudur.

Bu durumlarda G nin negatif olmasn salayan faktr nedir? Hidrofobik katlanmalarda, polar olmayan gruplar biraraya geldiklerinde zc katmanda aa kan su moleklleri burada ana etmendir. S?

Byle paketlerde bulunacak polar gruplar aras hidrojen balarnn oluumu stabilize edici bir faktrdr, diagramda kazan! Bu ekilde H balar kooperatif zellikte yani birinin oluumu dierinin oluumu kolaylaytrmaktadr. (ynlendirici)

Peptit Bann Dzlemsellii

Kovalent ba konformasyon zerinde snrlaycdr Pauling ve Corey

Komu AA lerin -C lar , C-C-N- C eklinde dzenlenmi 3 kovalent bala ayrlmaktadr

X n kristolografi almalar C-N bann standart bir C-N bandan daha ksa olduunu (rezonans halde ift ba, oksijenin elektron ilgisi ksmi yke sahip), ayrca yukarda atomlarn (peptit grubunun alt atomu) ayn dzlemde olduklarn (yine ift ba yapsndan) gsterdi.

Etrafnda dn yok

C lar dzlemde kald mddete

Etrafnda dn var


Kat dzlemler C-dzlemlerin deme noktas, bu karbonun rotasyonuna bal olarak N- C iin phi, C-C iin psi olarak belirtilir. Tm peptit gruplarnn ayn dzlem zerinde olduu aadaki durumda her iki ada 180 derecedir Normalde bu iki ada -180 ile 180 aras deerler alabilmelidir!


Bu alarn pek ou peptit iskeleti ve AA yan gruplarnn sterik etkileiminden dolay olas deildir. Her iki a sfr iken amin hidrojeni ile karbonil oksijeni akr L Ala nin iin a olaslklar aadadr, pek ou buna benzer

Dallanm R gruplarnn a dalm daha az rn isoleucin Glisin de R grubu H , ok daha geni alar

Ramachandran grafii

Proteinlerin kincil Yaps

kincil yap polipeptidin belirli ksmlarnn yerel konformasyonunu ifade eder Birka tipi kararldr ve yaygn olarak bulunur

-heliks ve konformasyonlar

Helezonik bir yap Tekrarlayan birim yaklak 5.4 A, 3.6 AA Hayali bir eksen etrafnda skca sarmalanm ve R gruplar dar ynlenmi = -60 = -45 ile -50 aras, sonuta helezonik yap oluuyor

Bu sayede i hidrojen balarnn en uygun kullanm Amine bal hidrojen ile 4. AA din karbonili arasnda Her peptit ba bu oluuma katlr ve nemli kararllk salanr Polipeptitlerdeki AA lar drtte biri

Proteinlerin kincil Yaps

Proteinlerdeki alpha heliksin helezonik dnme ekli genellikle sa el dnl heliksdir

Saatin tersi ynde kvrlarak yukar doru ilerleyen

L tipi AA ler arasna D tipi girerse bu yap bozulur

AA dizisi Alpha Heliks Kararlln Etkiler

Polipeptit zincir Glulardan olumu uzun zincir ieriyorsa, karboksiller birbirini iteceinden H balarnn sabitleyici etkisi kalkar Benzer bir ekilde Lys ve Arg de yapy destabilize eder ve alpha heliks oluumunu engeller Yine geni hacimli R gruplarna sahip AA lar birbirlerine yakn durumda destabilize ederler Pozitif ykller negatif ykllerin genelde 3 AA uzanda bulunurlar ve iyon ifti oluumu salanr Ayn ekilde aromatik grup tayanlarda bu mesafede bulunup hidrofobik etkileim maksimize edilir


Pro ve Gly alpha heliks yapsnn oluumuna snrlama getirir Prolinde halka yapdan dolay rotasyon kstl Pro yap kararll bozan kvrm oluturur Ayrca H ba yapabilecek N bal H bunda yoktur ve ok nadir bulunur

Bu yap sert dnlerde elverili H ler cis, betada greceiz

Gli ise ok fazla konformasyonel esneklie sahiptir

Alpha heliks yapsnn dikte ettii asal kstlamalara tabi deil Gli okca bulunan yaplar alpha heliks yapsndan olduka farkldr


Son olarak AA dizisinin bandaki ve sonundaki 4 AA H ba yapsna etkin olarak girmez bunu kompanse etmek iin

Bundan dolay negatif ykl AA lar N terminuse, pozitif ykllerde C termins yakndrlar N terminse yakn pozitif ykl ya da tam tersi durum stabilizeyi negatif etkiler

Sonu olarak polipeptidin belli ksmnn alpha heliks olarak kvrlma eilimi, o ksmda bulunan AA zelliine ve srasna baldr

Konformasyon Bu konformasyondaki polipeptit zincirinin iskeleti heliks deil daha ok zigzag yapsndadr Bu zigzag eklindeki zincirler yan yana gelerek pile eklinde dzenlenebilirler

tabaka olarak adlandrlan bu dzende H balar polipeptit zincirinin bitiik ksmlar arasnda oluur

Head-to-Head amino H ve karbonil antiparalel, deilse paralel

R gruplar srasyla bir ieri bir dar Pileye yandan bak

Peptit ba ve

6 atom ayn dzlemde

Konformasyon

Ayn yne bakan R gruplar birbirini sterik olarak engellememeli

pek fibroininde R gruplar Gly ve Ala Ne bunlarn zellii En kk R gruplar

Tabakalar oluturan AA dizileri ayn polipeptit zincirinin halkas da olabilir, iki farkl zincir de yanyana gelip tabakalanma oluturabilir

Paralel ve antiparalel arasnda H ba oluum dzeni dnda fark yok denebilir

Kvrlmalar

Beta tabakann iki bitiik ucunu balayan beta kvrlmalar sklkla rastlanan yaplardr

Drt AA ieren 180 derecelik bir dntr

Birinci ile 4 arasnda H ba

Gly de R grubu kk ve esnek olduundan

Prolinde de cis konfigrasyon kolaylndan dar alandaki bu dnlere uyumludurlar

Bu kvrlmalar proteinin yzeyine yakn yerlerde su ile H ba yapabilecek ekilde bulunurlar

kincil Yaplardaki Karakteristik Ba Alar

Alpha heliks ve beta konformasyonu sterik adan mmkn olan yaplarn greceli olarak snrl bir aralna der Bu protein yaplarndan alnan phi ve psi deerlerinin ou beklenen alanlar iinde bulunmaktadr Konformasyon dnda bulunan tek AA glisindir, H yan grup dierleri iin mmkn olmayan birok konformasyonda gly yer alabilir (ak mavi alanlar)

Tavan pruvat kinaz enzimindeki AA alar Genel eilim

kincil Yaplardaki AA Eilimleri

Baz AAler ikincil yaplarn farkl trlerinde dier Aalerden daha iyi bir yerleim gsterir

Pro ve Gly rneklerini beta kvrlmalarnda grdk

Glu nasl aklayabiliriz? Betada neden az Alphada neden ok?

ncl ve Drdncl Protein Yaplar

kincil yap terimi, birincil yapda birbirine bitiik olan AA (alarla belirlenen) uzaysal dizilimlerini ilgilendirirken, ncl yap daha geni bir aral ifade eder

r: farkl tipte ikincil yaplarda bulunan AA kalntlar tamamen proteinin katlanma blgesi iinde kalarak etkileime girebilir r beta-alpha-beta

Ayr polipeptit zincirlerin (altbirimler) boyutlu kompleksler halinde dzenlenimleri drdncl yapy oluturur

Yapnn deiik dzeyleri dnldnde proteinleri iki ana grupta toplamak yararldr

Uzun iplikikler veya tabakalar halinde dzenlenmi fibrz proteinler Kresel veya globler ekilde katlanm kresel proteinler

Fibrz ve Kresel Protein Yaplar

Fibrz ve kresel proteinler yapsal olarak farkllk gsterir Fibrzler byk oranda ikincil yapnn tek tipinden oluurken Kreseller ikincil yapnn eitli tiplerini iermektedir

Fibrz ve kreseller ayrca ilevsel olarak da farkllk gsterir Fibrz proteinler destek, ekil ve d koruma salarken Enzim ve reglatr proteinleri kresel proteinlerden oluur

Fibrz proteinlerin yapsal ilevleri vardr (Tablo)

Temel yapsal birim ikincil yapnn tekrarlayan basit bir esidir

Suda znmezler ksmda ve yzeyde hidrofobik AA kalntlar ierir

Fibrz Protein Yaplar

Sa, trnak ve boynuzun yapsndaki proteindir ki iplikii birbirlerinin etrafnda sarlarak ileri derecede bklm bir helezonik sarmal oluturur halat mant ile salamlk ki alpha heliksin birbirine dedii yzeyde hidrofobik AA lerden olumutur ve bu AA larn R gruplar birbirleri iine girerek ikili ve st dzey yaplar aras kenetleyici zellik oluturur (dislfite ek olarak) Ala, Val, Leu, Ile, Phe gibi hdrophobic AA lerce zengin

Alpha Keratin Yaplar


Sata hcreleraras aralifler , 4 protofibril , yani yaklak 32 alpha keratinden oluur


Alpha keratinde bulunan tek bir polipeptit zincirin basit bir ncl yaps vardr bu alpha heliks ikincil yapnn hakim olduu bir ncl yapdr! Sol dnl ki tane alpha heliks yapsndaki polipeptidin birbiriyle sarlmas neyi oluturur? 4. yapy

En kk ilevsel ge aslnda i ie gemi iki heliks, superheliks 4. yap

Byle helezonik sarmallar, lifli proteinler ve kas proteini olan miyozinin yapsnda yaygndr


Fibrz proteinlerde dayanklln asl kayna bitiik konumda bulunan polipeptit zincirleri Arasnda arpraz kovalent balardr Alpha keratinlerde drdncl yapy sabitleyen balar dislfit balardr

kili sarmal iinde (hidrofobik etkileimlere ek olarak) ve ikili sarmallar aras r Gergedan boynuzunda sistein ierii % 18 ? Sa dalgalandrmas

Scak ve nem altnda alpha yaps uzayarak Beta formuna doru kayar, sa ksmen uzatlabilir ndirgeyici tiyollerle Birlikte nemli su alpha heliksteki H balarn zayflatr

Uzam haldeki proteine dalgal ekil ver ve syla oksitle Geici dalga

Kolajen Dayanklln artmasn salayan protein yapsdr Tendon, kkrdak ve kemik organik matriksindedir Sol el dnldr Burda helezonik kvrm alpha zincir olarak adlandrlr

= deildir? Phi ve psi farkl

Bu alpha zincirlerden tanesi birbirleri zerine sarlarak sa dnl sper heliks oluturur

Kollajen % 35 Gly, % 11 Ala, % 21 Pro ve HyPro

Besin deeri? AA dizilimi Gly-X-Pro ve Gly-X-Hypro, 3 AA repeats

l yapda herbir alpha zinciri arasnda ok sk balanma blgeleri vardr

Kontak halinde olan bu blgelerde hangi AA? Prolin yine keskin dnlerde Drdncl yap?

zincirin ok sk paket hali

Kolajen 3000 AA oluan 300 kDa yani herbir zincir 1000 AA oluan l sarmal yap kolajen molekln oluturur

Alpha zincirler ve liflerin kolajen moleklleri Ender arpraz balarla (lys, his) baldr Yalandka arpraz balanma artmakta ve Kkrdak dokuda krlganlk artmakta r. Lifdeki dizilimde ba gruplar aras mesafe 64 nm

Gly yerine R grubu daha byk AA (cys, ser) ler gelmesi lmcl hastalklara yok aabilmektedir Osteogenesis imperfecta, bebeklerde anormal kemik yaplanmas Ehlers-Danlos eklem kayb

Gly nemli dzeyde zararl etki oluturmakszn baka AA ile yer deitiremez Kopma dayanm yksek ancak gerilme yok nki 3 l sarmal ve ift balar gerilmeye izin yok

pek Fibroini Bcekler ve rmceklerde

Arlkl Beta konformasyonu

Ala ve Gly ok bylece sk paketlenebilen Beta tabakalar i ie geebilir

rmcekte iplik reten yaplarn SEMi

pek Fibroini

Uzatabilir miyiz? Alpha helik scak nemle ksmen uzuyordu

Beta konformasyon zaten en uzun hali

Interdigitated R gruplar salamlk Amorf ksmlar esneklik salyor Esneklikte ayrca zayf tabakalar aras etkileimler H balar ve VDW

Dislfit olsa daha kstl r trnak alpha heliks kstl bklme

HSA: 64.5 kDa, kresel

X-In Kristalografisi Kresel proteinlerde 3 boyutlu yapnn analizi ileri deneysel tekniklerin kullanmn zorunlu klmaktadr dizilim 3D bilmede yeterli mi! Neden normal dalga boyunda k kullanamyoruz?

N = 2dSin Bir kristalde atomlarn yerini, bu atomlara bal elektronlar tarafndan krnma urayan belirli dalga boyunda X nnn, fotoraf filmi zerinde oluturduu noktalarn yerleim ve younluklar llerek belirlenmesine XRC denmektedir.

X-In Kristalografisi

Kristal yap, protein gibi byk molekllerden oluuyorsa ok sayda atom binlerce krnm noktas, yap ancak bilgisayar yoluyla saptanabilir

Molekldeki her bir atom (e), krnm desenine katkda bulunur

Krnm deseni 3D e younluk haritas e younluktan atom ekirdeklerinin yeri Ardndan 3D yap

Genelde NMR ile kyaslanarak teyit edilir

NMR

Protein yap tayininde nemli bir tamamlayc teknik Moleklde bulunan 1H ya da 13C gibi belli nkleer spin saysna sahip atomlar dardan bir statik manyetik alana tabi tutularak az ve ok enerjili populasyonlara ayrlr Dardan manyetik alana dik uygulanan radyo dalga boyunda EM mas az enerjililer tarafndan sorulur Kimyasal evre sorulacak RF sinyalinin frekansn belirler

MR da da benzer mantk, farkl dokular(yaralanm) Farkl absorpsiyonlama farkl renkler

2D NMR ile atomlar aras mesafe ve onlarn konumlar 3 D yap

KRESEL PROTENLERN 3D YAPILARI Kresel proteinler, enzimler, reglatr proteinler, motor proteinler ve immnoglobnleri kapsayan geni bir ailedir. Bir kresel proteinde polipeptit zincirin farkl blmleri birbiri zerine katlanr Yukarda bahsi geen teknikler yardmyla her iki ylda bir yaps akla kavuan kresel protein says yaklak iki katna kmaktadr.

boyutlu yaplar belinlenmi biyolojik makromolekller PDB isimli bir arivde bulunmakta

Kresel proteinlerin 3 boyutlu yaplaryla ilgili ilk almalar 1950 lerde Miyoglobin zerinde XRC ile balamtr. 16700 g/mol, kas hcrelerinde oksijen balayc levi hem depo hem de kaslan kas dokusuna oksijen difzyonu 153 AA li tek bir zincir ve Hem! grubundan olumaktadr

Hem grubu demir protoporfirine verilen isim ve ayn grup hemoglobinde de bulunmakta ve oksijen balayc rol oynamaktadr. Bu proteinlerin koyu krmz-kahve renginden sorumlu Balina, yunus gibi memelilerin kas dokular da ayn renkte nki?

Bu dokularda miyoglobince oksijen depolanmas ve difzyonu Bu hayvanlarn uzun sre su altnda kalabilmesinin sebebidir Merkezdeki demir hem dzlemine dik iki ba daha yapar

Biri 93. AA olan His Dieri de molekler oksijen

Kovalent ba

KRESEL PROTENLERN 3D YAPILARI

Bu dzlemsel grup, miyoglobin moleklndeki bir cep iinde bulunur

Bu cepte hemin zcye ulaabilirlii kstlanmtr bu sayede zelti varlnda oluan ve oksijen balamayan Fe+3 yapsndan korunup, oksijeni tersinir balayabilen ferrz formunda Fe+2 kalr ve ilevini icra eder. Deiik kvrlmalar ve sekiz adet sa el dnl alpha heliks yap proteini oluturur

AA lerin % 70 i bu heliks blgelerde X n analizleri herbir R grubunun kesin konumunu belirlemitir


Hidrofobik R gruplar molekln i ksmnda yer alarak suyun etkisinden saklanrlar

Bu merkez ok iyi paketlenmitir (hidrofobik ve polar olmayan gruplar istiflenmi) ve ancak 4 su molekl sabilir

Bu paketin stabilizasyonuna katk asl olarak polar olmayan gruplar aras etkileimlerden kaynaklanmaktadr

Yukardaki as yap protein yzeyini ve cepleri gsterir ve aadaki boluk dolgulu yap her bir atomu gstermektedir

Kvrlmalarda hangi AA bekliyoruz? Drt prolinden 3 kvrlmalarda Dierlerinde ise R grubun hacim ve ekli nedeniyle alpha heliks yapsna ok uymuyan Ser, Thr ve Asn var.


X n almalar miyoglobin gibi dier kresel proteinlerde de boyutlu yap polipeptit zincirin katlabilecei pekok ekilden sadece birinde ve kendine zg bir ekilde bulunduunu gstermitir. Aada sitokrom c, lizozim ve ribonukleaz proteinlerinin ncl yaplar verilmitir ve hepsini ilevlerindeki farkllklara parallel bir ekilde AA dizilimleri ve ncl yaplar farkl farkldr Her de kk ve kolay analiz edilebilecek yapdadrlar, max Mw ~ 15 kDa

KRESEL PROTENLERN NCL YAPILARI

Sitokrom c mitokondride solunum zincirinin bir bileeni ve bir hem protein, kovalent bal hem grubu

12400 g/mol ve 100 AA, tek zincir + hem

Yapnn yalnz % 40 alpha heliks yapda gerisi dzensiz kvrmlar

D yzey belirginletirilmi gsterim ve eritsel gsterim

Kovalent bal hem grubu yapy birarada tutucu stabilizr zellik katmaktadr.

STOKROM C

14.6 kDa ve polisakkaritlerin hidrolitik ykmnda grevli Pekok bakteriyi yok edici nki bakteri hcre duvar

4 adet dislfit ba yapnn kararllna katk salamaktadr

Aktif blge (krmz ile belirtilen) substratn baland ve katalizinin gerekletii cep eklinde bir blgedir

Polisakkarit buraya uyumlu

129 AA ve yapnn tamam alpha heliks yapda

% 40 alpha heliks, bir ksm beta tabaka

LZOZM

13,7 kDa ribonkleik asitlerin belirli balarn hidroliz eder

124 AA ve ok az ksm alpha helik, ounluk beta tabakalar

Drt adet dislfit ba stabilite de etkili

Kk kresel proteinlerde hidrofobik AA lerin hidrofobik i ksmda korunmaya daha az eilimleridir

Hacim / yzey alan oran Yzeydeki molekl says giderek artmakta Nanoparack mant ile ayn

Yine bu kk yaplarda kararlla katkda bulunan zayf etkileimlerde daha az olacandan yapnn stabilizasyonu .. ile salanr

Dislfit balar ve hem gruplar

RBONKLEAZ

Deiik proteinlerin herbiri kendi ilevleriyle ilgili farkl yaplara sahiptirler

Ortak ynleri ise hidrofobik AA lerin i ksma ynelmi Hidrofilik AA ler d yzeyde AA ler arasnda H balar ve iyonik etkileimlerle VDW etkileimleri sz konusu

PROTENLERN NCL YAPILARI

levleri farkl proteinlerde tekrarlayan modeller hemen hemen ortaktr Tipik bir kresel proteinin 3 boyutlu yaps, birletirici blmlerle balanm alpha heliks ve beta tabaka konformasyondaki polipeptit paralarnn bir topluluu olarak dnlebilir

Bu yaplar daha sonra birbirleri zerine yerleerek ve balayc ksmlar dzenlenerek ncl yapy oluturur

Bu yerleme ve dzenlenmeler pek ok protein yapsnda benzer kararl motifleri dourur

fibrzlerdeki sper heliks yaplar gibi

Bu motifin bir rneini alpha-keratinde grdk Burdaki spersarmal yap birok protein rneinde karlalan bir motifdir.

KRESEL PROTENLERDE MOTFLER


Birka yz AA den daha fazla AA ieren proteinlerde sklkla iki yada daha fazla kresel birim eklinde katlanr Bu birimler farkl ilevlere sahip olabilir Troponin C, kalsiyum balayan iki farkl globle sahiptir Super ikincilden daha kompleks


Basit motiflerin tanmlanmasnda baz nemli katlanma kurallar mevcuttur Hidrofobik amino asit R gruplarnn suyu darda brakacak ekilde gml olmas en az iki tabakal bir ikincil yapy gerektirmektedir -- ierde kalan R gruplar Beta-alpha-beta halkas ve alpha-alpha kesi


Alpha heliksler ve beta tabakalar proteinlerde birarada bulunduunda farkl yapsal tabakalarda (hidrofobik ep dnda) daha ok bulunurlar

Kolay hidrojen ba kuramamaktan dolay


kincil yapnn elemanlar dm oluturmaz

?


Beta konformasyonun en kararl ekli her bir parann sa-el ynnde hafife kvrld durum

Sol el daha keskin ayla dnmekte (birka AA sonunda 180 derece dnyor), oluumu zor Birok para biraraya geldiinde, yapda bulunan beta tabakalarn kvrlmas, zgn yaplarn olumasna yol aar

Beta fs ve kvrlm beta tabaka


Kk motifler birleerek byk motifler oluturabilir

Enzimlerde ep olumunda birka beta-alpha-beta halkas biraraya gelip uygun boluu oluturur

KRESEL PROTENLERDE YAPISAL SINIFLANDIRMA

The structural classification of proteins (SCOP) veritaban yaps akla kavuturulmu proteinleri snflayan bir veritabandr Protein yaplar

Tm alpha Tm beta Alpha/beta alpha ve beta paralarnn kark olduu Alpha + beta, alpha ve beta blgelerin ksmen ayrlm olduu

Hangisi daha oktur? Farkl tabakalar tercih ettiklerini grmtk, o zaman + daha fazla olmal


PDB kod (SCOP PDB de yaps akla kavuturulmu olanlar) Katlanma Aile ve speraile Protein ad Tr


Drt bakl beta pervanesi

KRESEL PROTENLERDE DRDNCL YAPILAR Basit dimerlerden, ribozomsu yaplara kadar bir yelpaze Ribozomda dzinelerce altbirim ve RNA molekl birada oklu altbirime sahip proteinler multimer ya da oligomer (birka altbirim) olarak adlandrlr Protomer tekrarlayan altbirim ya da altbirim grubu

(A)n, (AB)n, (ABCD)n (baz virs klfnda bu ekilde) herbir harf bir ppz En ok allm yaplardan hemoglobin 2 alpha, 2 beta 4 adet de hem grubu Miyoglobinde bir hem vard, tek globl, hemoglobini zmek ok daha zor olmutur

Alpha-Beta Protomeri Molekl de Bir dimer An? ()2 Alpha heliks beta sheet deil lk isimlendirme bu harflerle yaplm, yapda beta yok

PROTENLERDE SMETR Multimerik proteinlerin benzer altbirimleri genellikle bir ya da belirli sayda simetrik modeller halinde dzenlenmitir

En ok rastlanlanlardan birisi dngsel simetridir

E protomer yaplar

Dikey eksen etrafnda ka derece

dndrerek ayn yapy elde ederim

120

C360/120

C3 dngsel simetri

PROTENLERDE SMETR

Daha kompleks dngsel simetriler mevcut 12 keli, 20 ekenar gen yz 3 farkl simetri eksen etrafnda dndrlerek ekenar yzler eletirilebilir

5, 3 ve 2 kat

Gerekte var m bu yap?

PROTENLERDE SMETR

Her bir ekenar gende 3 protomer, her bir protomer 4 farkl ppz tek kopyas Genetik materyali koruyan toplam ka protomer? Ka ppz? 60-240 Poliovirs bu ekilde Peki daha fazlas mmkn m Ttn mozaik virste 2130 zde altbirim bir klf oluturur, helikal simetri

PROTENLERDE SMETR ve VERMLLK

Virsn genetik materyali tek zincir halinde byle bir ppz iin zaten yetersiz Tekrarlayan kopyalar yaparak nkleik asitlerini, yani genetik materyalini en verimli ekilde

100kDa zerindeki pekok protein ok sayda altbirime sahiptir

Altbirim oluturmann bir avantaj daha bulunmakta

Protein biyosentezi srasndaki Hata skl 10000 AA de 1 AA ok uzun ppz yapsa bu dk oran bile hasarl protein olasln ykseltir ok uzun zincir yerine tekrarlayan daha ksa ama hatasz zincirler ile ilevsel olarak ok daha verimli proteinler sentezlenebilmektedir

Btn proteinlerin oluumu ribozomlar stnde AA larn ardk dizilimi eklinde balar ancak

Doal konformasyonuna ulamas iin sentez srasnda ve/veya sonrasnda katlanmas gerekir

Bu konformasyonda belirli hcresel artlar altnda ilemek zere programlanmtr

Bu artlardaki kk oynamalar protein yapsnda kk ya da byk deiikliklere yol aar Bunlar gibi etkenler neticesinde ilev kayb iin yeterli olan yap kaybna denatrasyon denir. Bu srete katlanma ya da konformasyonun tamamnn bozulmas gerekmez

Denatre proteinler de ksmen katlanm konf.

ou kez yap zayf etkileimleri (zellikle H balarn) kran s ile denatre olur

Yava artan scaklkla denatrasyon derecesi izilirse denatrasyonun dar bir scaklk aralnda gerekletii grnr (CD Extend of helikal content, ya da FL d(A-D)) Denatrasyonun gerekletii araln orta noktas Tm

PROTEN DENATRASYONU VE KATLANMA

Ani deiim denatrasyonun kooperatif bir sre olduunu Yani bir ksmnda oluan yap kayb dier ksmlar kararsz klmakta olduu dnlebilir

Scak yer alt sularnda (100 C) yaayan bakterilerde proteinler denatrasyona dayankl

Benzer E.Coli proteinlerin yapsndan ok az farkllk gstermekte!! (allan bir alan)

Scakla ek olarak hangi faktrler denatrasyonu tetikler

pH, organik zcler, re ve GdnHCl gibi katlar ve deterjanlar

Hibiri kovalent ba krm iermeyen lml etmen

Organik zcler, re ve deterjan nasl etki eder? Kresel proteinlerin merkezini sabitleyen hidrofobik etkileimler zerine etki eder zelti polaritesi azalr, paketlenme zayflar

Ar pH protein net ykn deitirir , elektrostatik itmeler artar ve H balar bozunur Farkl denatre haller birbirinden farkldr

PROTEN DENATRASYONU VE KATLANMA

PROTEN RENATRASYONU Renatrasyon nedir? Denatre edilmi baz kresel proteinlerin, doal konformasyonlarnn kararl olduu artlara konulduklarnda doal yap ve aktivitelerini yeniden kazanmalardr.

Yanda saf ribonkleaza indirgeyici! madde ieren deriik re zeltisi uygulannca tamamen denatre

ndirgeyici madde ne yapyor? 4 dislfit ban ykarak 8 cys kalntsn serbest brakr re ise hidrofobik etkileimleri bozar Bylece katlanm yapdan serbest yapya dn

Tm katalitik aktivite kaybolur bk. Yap is gone

Bu faktrler ortamdan uzaklatrldnda denatre yap tekrar katlanarak gerek ncl yapya dner ve katalitik zellik yeniden gsterir

?? Dislfit balar ayn yerde Ka ihtimalde bir? 7*5*3 r 84-95 ihtimali daha yakn?

Dislfit balarnn doru yerleimi ve doal konformasyonun oluumu iin zayf ba etkileimlerinin gereklidir

Ayn renatrasyon eilimi sentetik enzim iin de grlmekte

Kovalent ba krlmad iin denatre halde dizilim deimiyor AA dizilimi ncl yap iin gerekli bilgiyi ihtiva eder

PROTEN RENATRASYONU

POLYPEPTTLERDE KATLANMA HIZI

Proteinler byk bir hzla retilirken ayn hzda katlanabilirler mi? E.coli 100 AA bir zinciri 37 C de 5 saniyede sentezler peki doal yapya nasl ular? Protein aktif yapsn bulana kadar iskelet yapdaki her tek ba etrafnda konformasyonlar dnrsek (R grup rotasyonlar)

Her kalnt iin ort. 10 konformasyon olsa 10100 olaslk Her bir konformasyon mmkn olan en ksa srede gereklese (10-13 san tek bir molekler titreim zaman) 1079 yl, tamamen rastgele bir sre olmad kesin! Bu ilem mikrosaniye srelerde gerekleiyorsa kestirme yollar olmaldr

36 AA lik ppz ve 3000 su molekl olan bir pakette olas konformasyonlar bilgisayar ile hzlandrlarak en kararl enerji seviyesine sahip konformasyon 6 aamada 1 ylda oluturulmutur. Bu gnmzde birka aya inmi durumda

POLYPEPTTLERDE KATLANMA HIZI Katlanmay aklamak iin deiik modeller gelitirilmitir

Birincisi hiyerarik oluumdur Yerel olarak ikincil yaplar oluur Snrlamalar (geen derslerimizde grdmz) ynlendirmesiyle alpha heliks ve beta tabakalar yerel olarak oluur Bunu uzun aralktaki etkileimler izler yani iki alpha heliks kararl sperikincil yap iin biraraya gelirler ve bu ekilde tm ppz katlanana dek etkileimler srer

Baka modellerde ise katlanma polar olmayan gruplarn kapanmas ve sk bir ekilde paketlenmesiyle balar erimi globl yap gerek ilerleyi her ikisinden de katklar ierebilir!

36 AA lik ppz ve 3000 su molekl olan bir pakette olas konformasyonlar bilgisayar ile hzlandrlarak en kararl enerji seviyesine sahip konformasyon 6 aamada 1 ylda oluturulmutur. Bu gnmzde birka aya inmi durumda

POLYPEPTTLERDE KATLANMA Termodinamik olarak katlanma sreci bir tr serbest enerji hunisine benzetilebilir

Huninin dibinde ne var? Katlanmamken yksek konformasyonel entropi ve yksek enerji

entropi azalyorsa niye kapanyor? Huni daraldka mevcut konformasyonel trlerin azaln ve dibinde en dk enerjiyle tek doal konformasyon Yanlardaki ukurlar yar kararl ara rnler sonunda doal konformasyona dnerler

Erimi globl serbest halden daha dk enerji nki stabilite arttrc hidrofobik etkileimler Bu noktadan sonra H-ba, iyonik etkileimler sonucu giderek den enerji

KATLANMA HATALARI Proteinlerdeki katlanma hatalar genetik insan hastalklarnn molekler temelini oluturur

Kistik fibroziz CF, Klor iyonlar iin kanal grevi gren cystic fibrosis transmembrane conductance regulator isimli proteinin yanl katlanmas sonucu oluup 30 ya alt lmlere sonu verir

508. AA olan phe nin delesyonu genetik mutasyon Mukus akcigerleri tkyor ve bakteri remesi sonucu lm

Buna benzer bir rnei grmtk Kolajendeki hastalkla ilgili mutasyonlarn ou da hatal katlanmaya neden olur

Gly yerine baka AA, lmcl kemik ve kkrdak sorunlar Bir AA eksiklii bile doal konformasyondan yoksun brakabilmektedir

KATLANMA HATALARI-deli dana Benzer bir hastalk deli dana, kuzularda uyuz, insanlarda kuru hastalklardr Dzenli ve devaml beyin dokusunu delikli sngere dndren bir hastalk koordinasyon kayb lk defa protein katlanma hatas olduu iddias aknlkla karland ancak hastala neden olan ajanlarn genetik maddeden yoksun olduu bulunduu

Prion proteini (PrP) normal beyin dokusunda olan bir protein Bu protein PrPSc formunda yanl katlandnda salkl PrP leri de etkileyip (virs gibi) onlar da PrPSc ye dntryor ve zincirleme etki Mekanizma tam olarak anlalamamtr ancak kodlayan gendeki mutasyon neden olmal!

YARDIMLI KATLANMA Proteinlerin tmnde kendiliinden katlanma gereklemez. Pekounda zellemi proteinler yardmyla katlanma kolaylatrlr. Molekler aperonlar ksmen katlanm ve uygun katlanmam polipeptitlerle etkileime giren proteinlerdir.

Hsp 70 ve aperoninler olarak adlandrlr Bunlar uygun mikroortam oluturma ya da katlanmann metabolik yolunu kolaylatrmay salar Yanda GroEl/GroEs aperonin sistemi E.colideki Proteinlerin %10-15 inin katlanmasnda etkindir Kesit yapdan grld zere boluklu ksm katlanacak zincir iin bir cep oluturur Herbiri heptamerik 3 alt birim karyotlarda da karl mevcut Neden Gro? Bakteri bymesindede gerekli ve ilk kez bu ekilde tanndklarndan bu ad almlardr.

Growth protein

YARDIMLI KATLANMA Proteinlerin tmnde kendiliinden katlanma gereklemez. Pekounda zellemi proteinler yardmyla katlanma kolaylatrlr. Molekler aperonlar ksmen katlanm ve uygun katlanmam polipeptitlerle etkileime giren proteinlerdir.

Hsp 70 ve aperoninler olarak adlandrlr Bunlar uygun mikroortam oluturma ya da katlanmann metabolik yolunu kolaylatrmay salar Yanda GroEl/GroEs aperonin sistemi E.colideki Proteinlerin %10-15 inin katlanmasnda etkindir Kesit yapdan grld zere boluklu ksm katlanacak zincir iin bir cep oluturur Herbiri heptamerik 3 alt birim

Krmz ve Mavi GroEL, Sar GroES karyotlarda da karl mevcut Neden Gro? Bakteri bymesindede gerekli ve ilk kez bu ekilde tanndklarndan bu ad almlardr.

Growth protein

YARDIMLI KATLANMA

Bu aamadaki mekanizma tam anlalamtr

YARDIMLI KATLANMA Hsp70 proteini dier molekler aperon snfdr Yksek scaklk altnda bulunan hcrelerde daha ok bulunur Bu daha ok yanl katlanmay bloke edici olarak

Proteinin hidrofobik AA lerce zengin blgesine balanarak uygunsuz agregasyon (kararsz topaklanmalar) engellenir, scaklkla denatre proteinlere balanarak korur renatre olmalarna katk salar

Zardan geene kadar katlanmam halde kalmas gereken baz proteinlerin katlanmasn engeller Sitozolden mitokondriye giden protein katlansa sitozolde istenmeyen katalitik ilevlere sebep olacak, bu yzden korunuyor ve mitokondri zarndan getikten sonra doal yapsna ulayor

Bakterilerde Hsp 70 ilevindeki proteinler ksmi katlanmaya yardm ederler PDI, protein dislfit izomeraz Yanl dislfitleri temizler Doru dislfit elemeleri salar

proteinlerin 3 boyutlu yapısı - fbuyukserin.etu.edu.trfbuyukserin.etu.edu.tr/class/ders7.pdf ·...

Documents