蛋白质分子的运动——功能、相互作用

荧光共振能量转移技术 （FRET）
energy transfer acceptor dye donor dye
donor dye acceptor dye absorbance emission absorbance emission
~2 to ~8 nm
normalized absorbance
生物学角度
——功能
酵母双杂交技术（1989）
酵母双杂交技术的基本原理
DNA结合结 构域(DNA binding domain, 简称 为BD) 转录激活结构域 (transcriptionactivating domain，简称 AD区)
生物物理角度
——动态、直观
跟踪定位: 激光共聚焦显微术
Koff 解离常数
=
Kon Koff
= K = 平衡常数（亲和力）
每个大分子上结合配体的平均数目：
= [PA] [P]+[PA]
=
K[P][A]
[P]+K[P][A]
=
K[A] 1+K[A]
二、一个大分子有2个配体结合点 每个大分子上结合配体的平均数目：
[P] + [A]
[PA] + [A] [P] + 2 [A] 结合 结合 [PA] [PA2] [PA2] K1 = 2 = K2 =
HTH
HTH模体：最初 发现于λ噬菌体的阻 遏蛋白中，现发现 在很多原核及真核 DNA结合蛋白中存 在。由两个较短的α 螺旋与其间含Gly残 基的绞链组成。如 大肠杆菌的CAP蛋 白含一HTH结构域， HTH通过DNA双螺 旋大沟识别、结合 反向重复序列 TGTG/CACA
蛋白质相互作用的研究
• 2. 作用力特点：分子的结合与解离；
二、蛋白质—蛋白质相互作用： 1、蛋白质之间相互作用的结构模式：通 过蛋白质的模体或基元（motif）或结 构域而发生相互作用 α螺旋和β片层参与的特定组合 β发夹 β拱形 β-α-β模体 α-α模体
三、DNA—蛋白质相互作用：
（一） DNA-蛋白质相互作用的化学键 1、氢键:具有识别功能蛋白质的螺旋结构常 与DNA的大沟相互作用。 2、疏水键：暴露于大沟侧缘的T-CH3基团 是疏水性的，可与疏水氨基酸残基侧链相互 作用。 3、离子键：
（二）DNA-蛋白质相互作用中的序列特异性 1、序列特异识别的结合能：依赖两种类型的相 互作用。一是多肽链与DNA大沟暴露的碱基之 间通过氢键和范德华力建立的联系；二是多肽链 中的碱性氨基酸与戊糖-磷酸骨架之间 的电荷联 系。 2、序列特异结合的结构基元：螺旋-转角-螺旋 （helix-turn-helix，HTH），锌指结构（zinc finger motif）
2. 3.
4. 5. 6.
7. 8. 9. 10. 11.
物理化学角度
——反应原理
热力学平衡
热力学平衡
一、一个大分子有1个配体结合点
[P] + [A] 结合 [PA] Kon 结合常数
结合速率 = Kon [P][A] [PA] 解离 [P] + [A]
解离速率 = Koff [PA] 平衡时： Kon[P][A] = Koff [PA] [PA] [P][A]
第一部分习题：
1. 为什么说蛋白质是生命活动最重要的物质基础？蛋白质元素组 成有何特点？ 什么是肽、肽链和肽键？ 什么是蛋白质等电点（pI）？聚赖氨酸（poly Lys）在pH 7时 呈无规则线团，在pH 10时则呈α-螺旋；聚谷氨酸（poly Glu）， 在pH 7时呈无规则线团，在pH 4时则呈α-螺旋，为什么？ 举例说明几个主要分离纯化蛋白质方法的原理？ 超速离心机的转速为58000 r/min时，（1）计算角速度，以 每秒的弧度表示，（2）计算距离旋转中心6.2 cm处的离心力。 （3）此离心力相当于重力“g”的多少倍？ 蛋白质的一级结构包含哪些内容？了解蛋白质一级结构对于认 识其高级结构有什么意义？ 蛋白质的二级结构是如何产生的？研究二级结构的意义？ 说明X射线用于解析蛋白质空间结构的原理。 简述Anfinsen实验主要内容及说明的问题。 蛋白质折叠问题为什么受到重视？它与疾病有什么关系？ 生物分子间的作用力主要有哪些，各有什么特点?蛋白质相互 作用的主要特点?
wavelength of light fluorescence intensity spFRET data for reversible interactions
time
Weiss S. Science, 283(1999)1676
SPR传感器技术
质谱技术鉴定蛋白质相互作用复合物
• 基本原理：在靶蛋白与目标蛋白质经过特 异性相互作用后，用质谱技术对得到的蛋 白质复合体进行鉴定。 质谱技术：MALDI-TOF-MS LC-ESI-MS/MS
[PA]
[P][A]
[PA2]
[PA][A]
结合
[PA2]
[P][A]2
=
[PA]+2[PA2]
[P]+[PA]+[PA2]
=
K1[A]+2K2[A]2 1+K1[A]+K2[A]2
三、一个大分子有n个配体结合点
i Ki [A]i
i=1 n
i=0 n
=
Ki [A]i
其中 K0 = 1
蛋白质芯片技术
蛋白质芯片, 又称蛋白质阵
列或蛋白质微阵列，是指以蛋白
wk.baidu.com
质分子作为配基,将其有序地固
定在固相载体的表面形成微阵列； 用标记了荧光的蛋白质或其他它 分子与之作用，洗去未结合的成 分，经荧光扫描等检测方式测定 芯片上各点的荧光强度，来分析 蛋白之间或蛋白与其它分子之间 的相互作用关系。
生物信息学研究蛋白质相互作用网络
蛋白质分子的运动—— 功能、相互作用
§10
蛋白质的相互作用
• 生物大分子发挥生理功能所需的三个条件：分子 结构、分子运动和变化以及分子间的相互作用。 • 一、生物大分子相互作用的力： • 1. 非共价键的作用；离子键、氢键、范德华力、疏水
键。信息的传递及利用极大地依赖弱的非共价键。它们 不仅决定着生物大分子的三维结构，还决定着这些结构 如何与其它结构相互作用。