NỘI DUNG BÀI GIẢNGCẤU TRÚC CỦA PROTEIN Bốn bậc cấu trúc của protein Các liên kết trong phân tử protein CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN Mối liên quan giữa cấu trúc và chức năng của protein SINH TỔN
Trang 1CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, VÀ
SINH TỔNG HỢP PROTEIN
TS.BS.Đỗ Thị Thanh Thủy
Trang 2NỘI DUNG BÀI GIẢNG
CẤU TRÚC CỦA PROTEIN
Bốn bậc cấu trúc của protein Các liên kết trong phân tử protein
CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN
Mối liên quan giữa cấu trúc và chức năng của protein
SINH TỔNG HỢP PRTEIN
Sinh tổng hợp protein Các biến đổi để tạo protein chức năng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Bộ môn Hóa sinh, Đại học Y Dược TP HCM (2005), Hóa sinh Y học Nhà xuất bản Y học
Bruce A (2002), Molecular biology of the cell 4nd Edition Garland Publishing, Inc., New York and London
Branden C, Tooze J (1999), Introduction to Protein Structure, second edition Garland Publishing
Cantor C and Schimme P, Biophysical Chemistry: Part I: The Conformation of Biological Macromolecules,1st edition, W H Freeman
Gary Walsh, (2002), Proteins: Biotechnology and Biochemistry John Wiley and Sons Ltd. 2
Trang 3MỤC TIÊU BÀI GIẢNG
1 Nêu được bốn bậc cấu trúc của protein
và các liên kết trong phân tử protein
2 Nêu được mối liên quan giữa
cấu trúc và chức năng của protein
3 Mô tả được các bước trong quá trình
sinh tổng hợp protein
Và một số biến đổi để tạo protein chức năng
Trang 5TỪ GENE ĐẾN PROTEIN CHỨC NĂNG
Trang 8CẤU TRÚC CỦA PROTEIN
Biểu thị cấu trúc ba chiều của một chuỗi polypeptid, và tính
ổn định của cấu trúc này nhờ các liên kết yếu giữa các chuỗi
Cấu trúc bậc II (Secondary structure)
Biểu thị cấu trúc thông thường của một chuỗi polypeptid
(gồm xoắn a, lá gấp b, và các xoắn hay vòng hình chữ U)
Protein có nhiều chuỗi polypeptid có cấu trúc bậc ba
Cấu trúc bậc I (Primary structure)
Trình tự AA và các vị trí liên kết hóa trị (chủ yếu là liên kết
disulfit) trong chuỗi polypeptid
8
Trang 10CẤU TRÚC PROTEIN
Motifs: các dạng cấu trúc bậc 2 trong nhiều polypeptid.
HAIRPIN BETA SHEET motif
helix-loop-helix motif gắn Calci
10
Trang 11CẤU TRÚC PROTEIN
Domains là những vùng chức năng của polypeptid
Pyruvate kinase có 3 domain
Trang 12LIÊN KẾT TRONG PT PROTEIN
Trang 13LIÊN KẾT TRONG PROTEIN
LK Disulfid
LK Hydro
LK muối (LK ion)
LK giữa các nhóm kị nước và Lực van der Waals
Trục LK Peptid
Trang 14LIÊN KẾT TRONG PROTEIN
14
Trang 15LIÊN QUAN GIỮA CẤU TRÚC VÀ
CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN
Protein có vai trò quan trọng trong cơ thể
Mỗi protein có một cấu trúc ba chiều duy nhất
Trang 16Hormone receptor Antibody
Example of enzyme
reaction
enzym e
substrate
s
LIÊN QUAN GIỮA CẤU TRÚC VÀ
CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN
16
Trang 18HbA HbS
18
Trang 19LUẬN THUYẾT TRUNG TÂM
Central Dogma of Biology
Chuyển mã (sao chép)
Giải mã (phiên mã)
Trang 20LUẬN THUYẾT TRUNG TÂM
(Bổ xung)
Reverse Transcription
20
Trang 21SINH TỔNG HỢP
PROTEIN
Trang 2222
Trang 2330 năm NC cấu trúc của Ribosome
Nobel hóa học 2009: Venkatraman Ramakrishnan,
Thomas A Steitz, Ada E Yonath
Cấu trúc và chức năng của Ribosome
Hiểu được những vấn đề cơ bản trong STH protein
EM: Electron Microscopy
Trang 24≈ 50%
- AA đột biến
- Nhiệt độ,
nồng độ chất tan, pH…
24
SỐ PHẬN CỦA PROTEIN SAU GIẢI MÃ
Trang 25Protein sẽ gấp và xoắn (folding: α helices, β sheets…)
và biến đổi (phosphoryl, carboxy,
carbohydrates).
BIẾN ĐỔI TẠO PROTEIN CHỨC NĂNG
Trang 26BIẾN ĐỔI TẠO PROTEIN CHỨC NĂNG
Protein có khuynh hướng gấp và xoắn thành cấu hình
Trang 27BIẾN ĐỔI TẠO PROTEIN CHỨC NĂNG
Trang 2828
BIẾN ĐỔI TẠO PROTEIN CHỨC NĂNG
Trang 29BIẾN ĐỔI TẠO PROTEIN CHỨC NĂNG
Trang 30THOÁI HÓA PROTEIN
Proteasome
30
Trang 33SOD1 (Superoxide dismutase 1) gắn Cu và Zn,
phân hủy các gốc superoxide tự do Đột biến (>100) gây bệnh Amyotrophic lateral sclerosis gia đình
(ALS, bệnh Lou Gehrig): Xơ cột bên teo cơ
nhà vật lý nổi tiếng thế giới Stephen Hawking: bức xạ của lỗ đen
Amyotrophic lateral sclerosis
PROTEIN MISFOLDING DISEASES
33
Trang 34Tích tụ các protein liên
quan mật thiết với nhau
được gọi là Abeta peptit,
tạo thành những mảng
nhóm mô xơ sợi cuộn rối
nằm trong hoặc bao xung
quanh TB thần kinh, làm
chết tế bào não và hậu quả
là mất khả năng tái tạo các
tế bào thần kinh
PROTEIN MISFOLDING DISEASES
Alzheimer’s Disease: Aβ protein
34
Trang 35 cuộn rối xơ sợi thần kinh
phía bên trong tế bào thần
kinh
PROTEIN MISFOLDING DISEASES
Alzheimer’s Disease: Aβ protein
Trang 36Mảng β amyloid
Amyloid precursor protein
(APP) là tiền chất của các
PROTEIN MISFOLDING DISEASES
Alzheimer’s Disease: Aβ protein
36
Trang 37Tau protein:
Giữ hệ thống vi ống bền
vững.
Trong AD, Tau protein bị
thay đổi, tích tụ lại với
nhau tạo thành các cuộn
rối xơ sợi thần kinh
PROTEIN MISFOLDING DISEASES
Alzheimer’s Disease: Aβ protein
Trang 38Bệnh xảy ra khi protein tên
PRION xoắn sai lệch (binh
qua đường ăn uống
Stanley Ben Prusiner,
1997
PrPc
Bề mặt não của Bn CJD
PROTEIN MISFOLDING DISEASES
Mad Cow Disease - Prion Protein
38
Trang 39Hiệu ứng domino của các prion (proteinaceous infectious particle)
PrPsc
PrPc (Prion Protein cellular)
PrPsc (Prion Protein scrapie)
PROTEIN MISFOLDING DISEASES
Mad Cow Disease - Prion Protein
Trang 40Bệnh lý Protein
Amyotrophic lateral sclerosis Superoxide dismutase 1
Haemodialysis-related
amyloidosis β2-microglobulinCystic fibrosis Cystic fibrosis transmembrane
regulatorSickle cell anemia Hemoglobin
Creutzfeldt-Jakob Prion protein
Amyloidosis 10 protein khác
BỆNH LÝ LIÊN QUAN ĐẾN PROTEIN TẠO HÌNH SAI
40
Trang 41BIẾN ĐỔI TẠO PROTEIN CHỨC NĂNG
Sau khi tổng hợp hoặc đồng thời trong khi giải mã
Cắt bỏ một hay nhiều đoạn peptid
PREPROINSULIN
- Loại bỏ signal sequence (PRE )
- Loại bỏ đoạn peptid (PRO)
- Cầu disulphide nối 2 đoạn
peptide
ZYMOGEN
Trang 42 Biến đổi hóa trị: thường xảy ra sau khi giải mã
Collagen: Proline Hydroxyproline (cấu trúc
CH2C O- O
CH2
OH O
CH C O-
O C
O O-
OH
(carboxylation)
Cần Vitamin K Thiếu vitamin K RL đông máu
BIẾN ĐỔI TẠO PROTEIN CHỨC NĂNG
42
Trang 43protein activity Asn, Ser, Thr
Glycosylation
various Lys
C-terminus Tyr
Lys, N-terminus N-terminus
Cys Cys Tyr Pro, Lys, Asn, Asp Arg, Lys, His, Glu
Ser, Thr, Tyr
target site
activation degradation bioactive peptides
protein-protein intera’n
gene expression
membrane association
membrane association
signalling
protein-protein intera’n
collagen structure
prot repair, chemotaxis
Trang 44NGHIÊN CỨU VỀ PROTEIN
44
Trang 45Gene NGHIÊN CỨU VỀ PROTEIN → Protein → 3D Structure → Function