Дисциплина Биофизика белка (7 семестр)

Сворачивание белка — это физический процесс , посредством которого белковая цепь трансформируется в свою нативную трехмерную структуру , обычно в «свернутую» конформацию , благодаря которой белок становится биологически функциональным. Благодаря быстрому и воспроизводимому процессу полипептид сворачивается в свою характерную трехмерную структуру из случайного клубка. Каждый белок сначала существует как развернутый полипептид или случайный клубок после трансляции с последовательности мРНК в линейную цепь аминокислот. На этой стадии у полипептида отсутствует какая-либо стабильная (длительная) трехмерная структура (левая часть первого рисунка). Поскольку полипептидная цепь синтезируется рибосомой , линейная цепь начинает складываться в свою трехмерную структуру.

Сворачивание многих белков начинается еще во время трансляции полипептидной цепи. Аминокислоты взаимодействуют друг с другом, образуя четко определенную трехмерную структуру, свернутый белок (правая часть рисунка), известный как нативное состояние . Результирующая трехмерная структура определяется аминокислотной последовательностью или первичной структурой ( догма Анфинсена ).

Правильная трехмерная структура необходима для функционирования, хотя некоторые части функциональных белков могут оставаться развернутыми, поэтому важна динамика белка . Неспособность свернуться в нативную структуру обычно приводит к неактивным белкам, но в некоторых случаях неправильно свернутые белки имеют модифицированную или токсическую функциональность. Считается, что некоторые нейродегенеративные и другие заболевания возникают в результате накопления амилоидных фибрилл , образованных неправильно свернутыми белками, инфекционные разновидности которых известны как прионы . Многие аллергии вызваны неправильным сворачиванием некоторых белков, потому что иммунная система не вырабатывает антитела к определенным белковым структурам.

Денатурация белков — это процесс перехода из свернутого состояния в развернутое . Это происходит при приготовлении пищи , при ожогах , при протеинопатиях и в других случаях.

Продолжительность процесса сворачивания сильно различается в зависимости от интересующего белка. При изучении вне клетки самым медленным сворачивающимся белкам требуется много минут или часов для фолдинга, в основном из-за изомеризации пролина , и они должны пройти через ряд промежуточных состояний, таких как контрольные точки, прежде чем процесс завершится. С другой стороны, очень маленькие однодоменные белки длиной до ста аминокислот обычно сворачиваются за одну стадию. Временные масштабы в миллисекунды являются нормой, и самые быстрые известные реакции сворачивания белка завершаются в течение нескольких микросекунд.  Шкала времени сворачивания белка зависит от его размера,порядок контактов и топология цепи .

Понимание и моделирование процесса сворачивания белка было важной задачей для вычислительной биологии с конца 1960-х годов.

Белок до и после сворачивания

Результаты фолдинга белков