Modelowanie homologiczne, Egzaminy z Krystalografia

Pobierz Modelowanie homologiczne i więcej Egzaminy w PDF z Krystalografia tylko na Docsity!

Modelowanie

homologiczne

Struktura trzeciorzędowa

ułatwia planowanie eksperymentów oraz interpretację otrzymanych wyników

Struktura trzeciorzędowa

ułatwia planowanie eksperymentów oraz interpretację otrzymanych wyników dostarcza informację o położeniu każdego aminokwasu względem innych aminokwasów oraz względem reszty białka

Struktura trzeciorzędowa

ułatwia planowanie eksperymentów oraz interpretację otrzymanych wyników dostarcza informację o położeniu każdego aminokwasu względem innych aminokwasów oraz względem reszty białka dostarcza informację o cechach białka (np.: rozkład potencjału elektrostatycznego na powierzchni białka, obecność hydrofobowych reszt na powierzchni, itp.)

Biologia Molekularna

DNA RNA Białko Lek GENOMIKA GENETYKA PROTEOCHEMIA BIOCHEMIA TRANS- KRYPTOMIKA BIOINFORMATYKA BIOTECHNOLOGIA CADD DNA FARMA- KOLOGIA CHEMO- INFORMATYKA FARMACJA

Wyznaczanie struktury białka

Krystalografia Spośród metod eksperymentalnych służących wyznaczaniu trójwymiarowej struktury białek jest najdokładniejszą metodą. zalety : -ustalenie struktury chemicznej związków z niemal absolutną pewnością. wady : -posiadani czystego monokryształu analizowanego związku chemicznego o wymiarach liniowych rzędu 0,1 – 1 mm; -krystalografii nie można również stosować do ustalania struktury cząsteczek w fazie gazowej i ciekłej; -wysoki koszt i czasochłonność wykonywania analizy. Kryształy białek pochodzące z promu kosmicznego i stacji Mir - NASA.

Wyznaczanie struktury białka

Jądrowy rezonans magnetyczny (NMR - ang. Nuclear Magnetic Resonance ). NMR pozwala na wyznaczanie struktury białek w roztworach. Zwłaszcza gdy uda się przygotować roztwory białka o dużym stężeniu (około 10 -3^ mol/l dla białka o masie molekularnej około 15 kDa). zalety : -technika spektroskopowa posługuje się promieniowaniem elektromagnetycznym o stosunkowo niskich energiach (1,7· 10 -7^ eV - 3,7· 10 -6^ eV), które w najmniejszym stopniu nie naraża struktury białka na uszkodzenie; -mały koszt wykonania analizy. wady : -rozdzielczość tej metody znacznie się pogarsza dla białek o masie przekraczającej 40 kDa.

Gdy struktura nie jest znana

Hipoteza Anfinsena: „Sekwencja aminokwasowa białka ściśle determinuje jego strukturę przestrzenną, która w danych warunkach fizjologicznych odpowiada globalnemu minimum energii swobodnej.”

Odziaływania stabilizujące białko

❖ (^) wiązania jonowe – są to stosunkowo mocne wiązania, tworzące się między grupami obdarzonymi przeciwnymi ładunkami, ich siła wiązania = 20kJ/mol ❖ (^) wiązania wodorowe – mogą się tworzyć między elektroujemnymi atomami (np. tlen) i atomami wodoru przyłączonymi do elektroujemnych atomów, ich siła wiązania = 7-40 kJ/mol ❖ (^) oddziaływania van der Waalsa występują miedzy cząstkami hydrofobowymi. Oddziaływania te wynikają z niesymatrycznego rozkładu elektronów w tych obojętnych i niepolarnych resztach. Obszary o dużej gęstości elektronowej mogą przyciągać obszary o małej gęstości elektronowej. Siła wiązania = 1, kJ/mol ❖ (^) oddziaływania odpychające – gdy dwie grupy obdarzone identycznym ładunkiem (w trakcie zwijania) ❖ (^) wiązanie kowalencyjne - najsilniejsze wiązanie - mostek siarczkowy, jego siła = 250 kJ/mol

Odziaływania stabilizujące białko

Które oddziaływania są najbardziej istotne w białku? W większości białek najważniejszymi oddziaływaniami są oddziaływania van der Waalsa i wodorowe, a najmniej istotne to wiązania kowalencyjne i jonowe W strukturze IV rzędowej oddziaływania jonowe odgrywają większą rolę niż w strukturze III rzędowej. Oddziaływania hydrofobowe (van der Waalsa) też mają w tym swój udział gdyż nie zawsze da się zwinąć cząsteczkę białka tak żeby wszystkie grupy hydrofobowe znalazły się w jej wnętrzu

„Rozwijająca się inicjatywa „genomiki strukturalnej” stawia sobie za cel doświadczalne rozwiązanie struktury jedynie dla najważniejszych bądź dla najbardziej reprezentatywnych białek. Dla pozostałych białek, czyli dla olbrzymiej większości, proponuje się zastosowanie metod modelowania teoretycznego.” (BAKER i SALI 2001).

Gdy struktura nie jest znana

PODEJŚCIE EWOLUCYJNE — SZKOŁA DARWINOWSKA Rekonstrukcja procesu powstania sekwencji i struktury białka na drodze ewolucji (przyrodzie zabiera to miliony lat) PODEJŚCIE FICZYCZNE — SZKOŁA BOLTZMANNOWSKA Modelowanie zwijania białka ( procesu poszukiwania przez łańcuch konformacji o najniższej energii swobodnej, który w komórkach trwa zaledwie ułamki sekundy) korzystając z praw fizyki statycznej

Białka homologiczne

Homologia ( ang. homology ) oznacza obecność podobnych własności ze względu na pochodzenie od wspólnego przodka. Białka homologiczne są to białka, których geny kodujące wywodzą się od wspólnego przodka, a w wyniku ewolucji uległy mutacjom. IDENTYCZNOŚĆ SEKWENCJI ISTNIENIE HOMOLOGII

25% Sekwencje są homologiczne 15-25% Sekwencje prawdopodobnie są homologiczne <15% Sekwencje prawdopodobnie nie są homologiczne

Słowniczek

białko o nieznanej strukturze - cel - ang. target białko o znanej strukturze - szablon - ang. template przyrównanie sekwencji białek - ang. alignment (uliniowienie) metoda symulacji oparta na przyrównaniu sekwencji białek homologicznych i wymodelowaniu na tej podstawie struktury białka celu - modelowanie homologiczne - ang. homology modeling