Analiza strukturalna białek

Struktura białka

Struktura białka jest określana przez sekwencję aminokwasów, które składają się na białko i sposób, w jaki białko składa się w bardziej złożone kształty.

• Struktura podstawowa jest definiowana przez sekwencję aminokwasów białka.
• Struktura drugorzędowa jest definiowana przez lokalne interakcje odcinków łańcucha polipeptydowego, które mogą tworzyć α-heliksy i β-sheety poprzez interakcje wiązań wodorowych.
• Struktura trzeciorzędowa określa ogólną trójwymiarową strukturę białka.
• Struktura czwartorzędowa określa, w jaki sposób wiele podjednostek białka oddziałuje ze sobą, tworząc większe kompleksy.

Określanie struktury białek

Określanie trójwymiarowych struktur białek w rozdzielczości atomowej jest przydatne w wyjaśnianiu funkcji białek, projektowaniu leków opartych na strukturze i dokowaniu molekularnym.

• NMR: Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) jest wykorzystywana do uzyskiwania informacji o strukturze i dynamice białek. W NMR przestrzenna lokalizacja atomów jest określana przez ich przesunięcia chemiczne. W przypadku NMR białka są zazwyczaj znakowane stabilnymi izotopami (¹⁵N, ¹³C, ²H) w celu zwiększenia czułości i ułatwienia dekonwolucji strukturalnej. Etykiety izotopowe są zwykle wprowadzane poprzez dostarczanie izotopowo znakowanych składników odżywczych do pożywki wzrostowej podczas ekspresji białka.
• Krystalografia rentgenowska: Krystalografia rentgenowska białek może być stosowana do uzyskania trójwymiarowej struktury białek poprzez dyfrakcję rentgenowską skrystalizowanych białek. Kryształy są hodowane poprzez wysiewanie wysoce skoncentrowanego białka w roztworach, które promują wytrącanie, z uporządkowanymi kryształami białka tworzącymi się w odpowiednich warunkach. Promienie rentgenowskie są kierowane na kryształ białka, który rozprasza promienie rentgenowskie na detektorze elektronicznym lub filmie. Kryształy są obracane, aby uchwycić dyfrakcję w trzech wymiarach, umożliwiając obliczenie położenia każdego atomu w skrystalizowanej cząsteczce za pomocą transformaty Fouriera.

Mapowanie białek

Mapowanie lokalizacji i poziomu ekspresji białek w określonych komórkach, tkankach i narządach pomaga w funkcjonalnym badaniu proteomu. Przestrzenna dystrybucja białek jest kluczem do ich funkcji, a niewłaściwa lokalizacja lub ekspresja wywołuje różne stany chorobowe. Projekty mapowania, takie jak Human Protein Atlas, zapewniają zasoby proteomiczne do odkrywania biomarkerów i pomagają w zrozumieniu patologii chorób. Mapowanie interaktomu pomaga zdefiniować interakcje molekularne zachodzące na poziomie komórkowym, pomagając w zrozumieniu funkcji białek i zapewniając cenne potencjalne cele leków na choroby.