Białka i kwasy nukleinowe
Notatki te z pewnością zawierają błędy i braki, więc jeżeli ktoś takowe zauważy prosiłbym by nie
zachowywał tego dla siebie, tylko dał mi znać na maila [e-mail], postaram się je
jak najszybciej poprawić/ uzupełnić.
Slajdy dostępne pod adresem http://www.biol.uw.edu.pl/zbm/wyklad/
hasło: mimoza
Wykład 8
Ruch białek:
Ruch zawiasowy i obrotowy to ruch domen względem siebie.
Ruch na dużą skalę indukowany jest:
" Dołączeniem ligandu
" Modyfikacjami posttranslacyjnymi
" Energią z ATP/ GTP
Różne reszty aa i różne części łańcucha mają różną możliwość ruchu.
Ubikwityna  łączy się z bardzo różnymi strukturalnie białkami, co jest możliwe dzięki jej
występowaniu w bardzo wielu stanach konformacyjnych a łączenie konkretnego białka jest
wyborem danego stanu konformacyjnego.
Reduktaza dihydrofolianowa  przekształcenie dihydrofolianu w tetrahydrofolian możliwe dzięki
jej zmianie konformacyjnej
Wiązanie ligandów:
hemaglutynina ( wiąże kwas . Siolowy), albo białko wiążące fosfoholine  nie tylko dopasowanie
przestrzenne ale również dopasowanie oddziaływań typu elektrostatycznych i wiązań wodorowych
izomeraza peptydyloprolylowa  związanie substratu powoduje wybór jednego z wielu
możliwych stanów konformacyjnych
heksokinaza  przesunięcie równowagi różnych stanów w kierunku innego niż, gdy nie jest
przyłączona glukoza
Aktywacja WASP przez cdc42  przez destabilizację (wyjściowo jest jeden stan konformacyjny, a
dopiero pod wpływem cdc42 jest ich dużo)
domena PDZ  zmiana zaindukowana w 1 miejscu przenoszona jest na inny fragment cząsteczki
Ruch na dużą skalę:
W stosunku do zawiasu, np. kalmodulina owijająca się wokół kinazy lekkiego łańcucha
miozyny
Kooperacja, polega na tym, że przyłączenie do jednej podjednostki ułatwia wiązanie do innych
(daje kinematykę sigmoidalną), np. karbamoilotransferaza asparaginianowe, czy hemoglobina
Ryboswitch  związanie cząsteczki (zwykle prostego związku) przez aptamer indukije zmiany
strukturalne umożliwiające dostęp rybosomu do platformy ekspresyjnej.
Modyfikacje posttranslacyjne, np.:
Proteolityczne przekształcenie proinsuliny w insulinę
Fosforylacja skutkująca np. ruchem pętli zasłaniającej w CDK, albo kinazie tyrozynowej
Transport Ca 2+
, np. standardowy mechanizm w SERCA.
Układ kinaz
AGC/ PDK1:
PDK1 może fosforylować (i tym samym aktywować) kinazę AGC. Nie ma sensu by by już
aktywna AGC oddziaływała z PDK1. Dlatego AGC ma łańcuch z fragmentem
hydrofobowym, który w aktywnej cząsteczce jest związany z nią samą. Jeśli jednak nie jest
aktywna to nie może go związać, za to jest do tego zdolna PDK1, które będzie wtedy
fosforylować AGC.
Arrestyna  jest zdolna do wyłączania receptorów zależnych od białek G. Do wykazania tej
aktywności musi w niej zajść zmiana konformacyjna, co jest możliwe jedynie jeśli jest związana
zarówno z drugim łańcuchem receptora, jak również z fosforanami.
Allosteria w praktyce:
Cel dla leków  łatwiej jest znalez
ć specyficzny, bo różnią się bardziej niż miejsca aktywne w
rodzinach enzymów
Sensory - dwa białka fluoryzujące o różnej długości absorpcji i emisji połączone białkiem które
oddziałuje z jakimś drobnocząsteczkowym ligandem. Odległość między tymi białkami
fluoryzującymi czyli możliwość przekazania energii z jednego białka na drugie zależy od struktury
tego łącznika (miejsca które łączy te dwa białka fluoryzujące) która z kolei zależy od działania tego
liganda drobnocząsteczkowego.
Maszyny białkowe:
Wykonują pracę kosztem energii, zwykle z ATP/ GTP, np.:
Hydroliza GTP przez białko Ras  położenie pętli przełącznikowej zależy od oddziaływania
fosforanu z dodatnimi aa położonymi naprzeciwko. Przy hydrolizie GTP oddziaływania stają się
słabsze i dochodzi do inaktywacji
Cykl EF-Tu (czynnik elongacyjny w Prokariota), dostarcza on aminoacylo-tRNA do rybosomu w
pierwszą pozycję. Dostarczenie (uwolnienie acylo-tRNA) zależy od hydrolizy GTP. Strukturalnie
rzecz ujmując, aminoacylo-tRNA łączy się w bruz
dzie, której dostępność zależna jest od helisy
przełącznikowej, której położenie zależy od GTP. Praca to właśnie otwieranie/ zamykanie bruzdy.
Maszyny często oddziałują z DNA np. przez osłabiania jego oddziaływania z rdzeniem
histonowym. Metody badań to:
" Krystalizacja dwóch form
" Dynamika molekularna
" Gry działa przez DNA  badamy pojedynczą cząsteczkę kwasu z kulką na końcu
(magnetycznie rozciągamy, albo używamy pułapli [szczypiec] optycznej = lasera liczącego
jak mocno się napręża) i najczęściej śledzimy skracanie
" Immobilizujemy białko i sprawdzamy jego względem ruch DNA
" tworzenie pętli np. EcoR124I  DNA ma ujemy superheliks, enzym ten najpierw je
rozluz
nia a potem skraca w stronę dodatnią (napięcie maleje a potem rośnie)
" do motoru dołączamy coś świecącego i patrzymy jak to się obraca
Białka SMC  występują w chromosomach, głównie eukariotycznych i są to  różne mechaniczne
cuda . Strukturalnie to dimery coiled-coil z walkerami na końcach o aktywności ATPazy i
zawiasem pośrodku. Występują w kompleksach z kondensynami (kondensacja chromosomów) i
kohezynami (trzymanie siostrzanych chromatyd). Również bakteryjne BsSMC.
Mechanizm działania końce cząsteczek SMC oddziałuja ze sobą, gdy mają przyłączone ATP i :
" Kondensyna  przyłączenie ATP wewnątrz dimeru powoduje zbliżenie się do siebie
końców i tworzenie pętli
" Kohezyny  ATP pomiędzy dwoma dimerami powoduje ich  spięcie
Dimer SMC jest zbudowany z różnych (choć z tej samej grupy) białek i do tego w obu tych
przypadkach bierze jeszcze udział sporo innych białek.
Helikaza RecBCD  dołączano do niej kulke i mierzono czas jaki potrzebuje na rozplecenie
całego łańcucha
Polimeraza RNA  ją unieruchomiono i dodano DNA z kulką na końcu z niesymetrycznie
ułożonymi znacznikami fluorescencyjnymi i można było badać jak kręci się helisa
Białka o aktywności translokaz i helikaz:
Występują 3 rodziny:
1  monomery np. Swi2/Snf2, to kompleks remodelujący chromatynę. Generuje on pętlę DNA,
która odstaje od nukleosomu i jest przesuwana.
Mechanizm kompleks ten ma dwie domeny, odległość pomiędzy którymi jest kontrolowana
obecnością ATP. Dodanie zbliża je o 1 nukleotyd a odłączenie oddala i mamy cykl takich  kroków
po jeden nt.
Translokacja  pętla przesuwana względem histonowego rdzenia, wielkości 1,2..do 10 nt.
3  oligomery, zwykle heksameryczne pierścienie przez które przechodzi DNA. Aktywność
translokazy, gdy 2 niciowe a helikazy gdy 1.
Mechanizmy:
"  Zwężającej się tęczówki - ATP zależny skurcz wszystkich podjednostek naraz
przepychający DNA, np. helikaza wirusa SV40
"  Kręcącego się bączka - sekwencyjnie kolejne podjednostki przyłączają i hydrolizują ATP.
Gdy jest przyłączone to podjednostka oddziałuje mocniej, gdy nie to słabiej. np.
translokaza FtsK, mająca dodatkowo zawias i ramię, które naprzemienni się przyłączają i
odłączają przesuwając krok po kroku białko względem nici
Helikaza E1  działa zgodnie z modelem  skoordynowanej eskorty . Rozplata jedną cząsteczkę od
drugiej dzięki temu, że cały heksamer oddziałuje z jedną nicią i kręci się wokół niej, co zresztą
generuje jej ruch.
Kompleks cytochromów bc :
1
Zredukowany ubichinon wędruje przez błonę i przekazuje e- na CytC . Proces przekazywania
1
odbywa się za pośrednictwem białka z niehemowo związanym Fe2+, które ma ogonek, zawias i
główkę którą przenosi e-. Ruch główki jest  wachadełkiem między ubichinonem a CytC , nie jest
1
to więc standardowy ciągły przepływ e-.
Kinezyna i dyneina:
Ruch kinezyny znowu śledzony przez dodawanie kulek. Polega on na cyklu przyłączeń i hydroliz
ATP i współdziałaniu dwóch cząsteczek białek w dwóch konformacjach otwartej (-ATP) i
zamkniętej (+ATP).
Zasadniczo istnieją trzy połączenia z mikrotubulami  mocne (z ATP), słabe (z ADP) i brak (nic)
Ruch odbywa się dzięki połączeniu dwóch fragmentów przez elastyczny łańcuch. Naprzemienne
przyłączanie ATP, hydroliza i odłączanie ADP ze zmianą faz tej aktywności względem podjednostek
działa dzięki jednoczesnemu wpływowi na sztywność tegoż elastycznego łańcucha.
Ruch w chaperoninie GroEL-GroES  jest rdzeń (z 7 łańcuchów), zawiasy i czapeczka. Zawias
jest przesuwany ATP zależnie i zmienia objętość pułapki Anfinsena.
Bakteriorodopsyna  przepompowuje H+ wbrew gradientowi pobierając E ze światła i działając
mechanicznie na zasadzie pompy zapadkowej.
Strukturalnie składa się ona z 7 helis transbłonowych z retinolem dołączonym do helisy F. Gdy
zaabsorbuje on światło indukuje to zmianę konformacji z trans na cis co generuje zmiane kształtu
cząsteczki. Grupa � aminowa w K jest wtedy zdestabilizowana i przerzuca H+ na Asp  niżej i tak
kolejne aa na 1 stronę błony.
Transport ten jednocześnie generuje zmiany konformacyjne skutkujące przekazaniem z położonego
na zewnątrz Asp H+ na K (tą, której brakuje jednego), a strata ta uzupełniana jest ze środowiska
zewnętrznego i następuje odtworzenie wyjściowej konformacji z przeniesieniem jednego protonu.
Transport H+ w centrum reakcji fotosyntetycznej aa są tak ułożone, że ich reszty tworzą  proton
wire
Syntaza ATP  Nobel w 1997
Strumień H+ indukuje ruch motora w błonie, który przekazywany jest przez na ł, co pozwala na ą�
syntezę ATP.
Mechanizm ten jest uniwersalny, występuje zarówno w mitochondriach, chloroplastach i zarówno u
Eukariota i u Prokariota.
W ą� są 3 miejsca wiązania i trzy przechodzące w siebie konforamcje:
" O = open uwalnianie ATP
" L = loose wiązanie ADP i Pi
" T = tight tworzenie ATP
Fajna wizualizacja  ą� połączona His-tagiem do podłoża, a do ł streptowidyną dołączony
fragment aktyny i się kręci!=)
Ciekawostki:
Zasada działania identyczna jak silnika Wankla
Zabawka z przyczepioną syntazą ATP do podłoża i dofuzjowaną kulką magnetyczną. Jak
przyłożymy ruch magnezu to syntetyzuje ATP z ADP i Pi
Ostatnio aktualizowane: 2009r.