Bài giảng: CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, VÀ SINH TỔNG HỢP PROTEIN pot

CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, VÀ
SINH TỔNG HỢP PROTEIN
ThS.BS.Đỗ Thị Thanh Thủy

NỘI DUNG BÀI GIẢNG
CẤU TRÚC CỦA PROTEIN
Bốn bậc cấu trúc của protein
Các liên kết trong phân tử protein
CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN
Mối liên quan giữa cấu trúc và chức năng của protein

SINH TỔNG HỢP PRTEIN
Sinh tổng hợp protein
Các biến đổi để tạo protein chức năng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Bộ môn Hóa sinh, Đại học Y Dược TP. HCM. (2005),
Hóa sinh Y học
. Nhà xuất bản Y học.
Bruce A (2002),
Molecular biology of the cell
. 4nd Edition. Garland Publishing, Inc., New York and London.
Branden C, Tooze J (1999),
Introduction to Protein Structure
, second edition. Garland Publishing.
Cantor C and Schimme P,
Biophysical Chemistry: Part I: The Conformation of Biological Macromolecules,
1st edition, W. H. Freeman.
Gary Walsh, (2002),
Proteins: Biotechnology and Biochemistry.
John Wiley and Sons Ltd.

MỤC TIÊU BÀI GIẢNG
1. Nêu được bốn bậc cấu trúc của protein
và các liên kết trong phân tử protein.
2. Nêu được mối liên quan giữa
cấu trúc và chức năng của protein
4. Mô tả được các bước trong quá trình
sinh tổng hợp protein
Và một số biến đổi để tạo protein chức năng

SINH TỔNG HỢP PROTEIN

GENOMICS VÀ PROTEOMICS
GENOMICS VÀ PROTEOMICS
GENOME
Bộ gen (hệ gen)
GENOMICS
Nghiên cứu về bộ gen (hệ gen)
PROTEOME
Bộ protein của tế bào hay mô
PROTEOMICS
Nghiên cứu về bộ protein của các loài

3 billion base pair => 6 G letters
&
1 letter => 1 byte
The whole genome can be recorded
in just 10 CD-ROMs!
GENOMICS VÀ PROTEOMICS
GENOMICS VÀ PROTEOMICS

Năm 2003, bộ gen người được giải mã, chứa khoảng 3 tỉ
cặp base, ước tính khoảng 20.000 đến 25.000 gen.
Bộ protein phức tạp hơn nhiều
Do vị trí splicing khác nhau
Do biến đổi sau dịch mã
Ước tính >100.000 phân tử protein khác nhau
(Feb 12, 2008, có 48891
Cấu trúc protein trong PDB)

CẤU TRÚC CỦA PROTEIN
Cấu trúc bậc III (Tertiary structure)
Biểu thị cấu trúc ba chiều của một chuỗi polypeptid, và tính
ổn định của cấu trúc này nhờ các liên kết yếu giữa các chuỗi
Cấu trúc bậc II (Secondary structure)
Biểu thị cấu trúc thông thường của một chuỗi polypeptid
(gồm xoắn a, lá gấp b, và các xoắn hay vòng hình chữ U)

Cấu trúc bậc IV (Quaternary structure)
Protein có nhiều chuỗi polypeptid có cấu trúc bậc ba
Cấu trúc bậc I (Primary structure)
Trình tự AA và các vị trí liên kết hóa trị (chủ yếu là liên kết
disulfit) trong chuỗi polypeptid

CẤU TRÚC PROTEIN
Cấu trúc bậc I
Cấu trúc bậc II
Cấu trúc bậc III
Cấu trúc bậc IV

CẤU TRÚC PROTEIN

Motifs: các dạng cấu trúc bậc 2 trong nhiều polypeptid.
HAIRPIN BETA SHEET motif
helix-loop-helix motif gắn Calci

CẤU TRÚC PROTEIN
Domains là những vùng chức năng của polypeptid
Pyruvate kinase có 3 domain

LIÊN KẾT TRONG PT PROTEIN
LK Peptid

LIÊN KẾT TRONG CẤU TRÚC PROTEIN
LK Disulfid
LK Hydro
LK muối (LK ion)
LK giữa các nhóm kị nước và
Lực van der Waals
Trục LK Peptid

LIÊN KẾT TRONG PT PROTEIN

LIÊN QUAN GIỮA CẤU TRÚC VÀ
CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN

Protein có vai trò quan trọng trong cơ thể

Mỗi protein có một cấu trúc ba chiều duy nhất
được xác định bởi trình tự aa

Cấu trúc của protein liên quan chặt chẽ với chức

năng của nó.

Cấu trúc của protein có thể được tiên đoán nhờ
các chương trình tin sinh học.

enzyme
A
B
A
Binding to A
enzyme
Hormone receptor
Antibody
Example of enzyme reaction
enzyme
substrates
LIÊN QUAN GIỮA CẤU TRÚC VÀ
CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN


HbA HbS
OXY-STATE
DEOXY-STATE

LUẬN THUYẾT TRUNG TÂM
Central Dogma of Biology
Chuyển mã (sao chép)
Giải mã (phiên mã)
ARNm
DNA RNA Protein

transcription translation
Replication
Francis Crick 1958

LUẬN THUYẾT TRUNG TÂM
(Bổ xung)
Reverse
Transcription
(Retrovirus)
Transcription
DNA
RNA
Protein
(David Baltimore
và Howard Temin)
RNA viruses
Prions: scrapie và mad cow
Stanley Pruisner
1997 Nobel
Prize


RIBOSOME (rARN)
tARN
mARN
THÀNH PHẦN
SINH TỔNG HỢP PROTEIN

Codon-anticodon


mRNA gắn vào tiểu đơn vị nhỏ của Ribosome

Tiểu đơn vị lớn gắn vào tạo Ribosome hoàn chỉnh

Tín hiệu codon khởi đầu trên mRNA (thường là AUG)

tRNA với anticodon UAC và methionine gắn vào codon
khởi đầu ở vị trí P
SINH TỔNG HỢP PROTEIN
GIAI ĐOẠN
KHỞI ĐẦU
Yếu tố khởi đầu:
IF-1, IF-2, IF-3.


Vị trí A rỗng, chấp nhận tARN gắn aa kế tiếp

Cả 2 vị trì P và A đều gắn với các tARN có chứa AA

Liên kết PEPTID được tạo thành giữa 2 AA

tARN ở vị trí P rời ra và phóng thích
SINH TỔNG HỢP PROTEIN
GIAI ĐOẠN
KÉO DÀI
Yếu tố kéo dài:
EF-Tu (EF thermo unstable)
EF2: chuyển vị


tARN ở vị trí A di chuyển đến vị trí P

Mã ba mới ở vị trí A thu hút phức hợp tARN-AA mới.
SINH TỔNG HỢP PROTEIN
GIAI ĐOẠN
KÉO DÀI