Սպիտակուցներ

Առաջնային կառուցվածք

Առաջնային կառուցվածքը պոլիպեպտիդային շղթայում ամինաթթվային մնացորդների հաջորդականությունն է։ Սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքը, որպես կանոն, նկարագրում են մեկ կամ երեք տառերից բաղկացած նշանակումների օգտագործմամբ։

Առաջնային կառուցվածքի կարևոր հատկություններից է կոնսերվատիվ միտումը, որը որոշակի գործառույթ ունեցող ամինաթթվային մնացորդների խմբերի կայուն ամբողջությունն է և հանդիպում է շատ սպիտակուցներում։ Կոնսերվատիվ միտումները պահպանվում են տեսակների էվոլյուցիայի ընթացքում։ Դրանք օգտագործվում են անհայտ սպիտակուցի ֆունկցիան պարզելու համար[23]։ Սպիտակուցների ամինաթթվային կազմի համանմանությամբ կարելի է պարզել տաքսոնների միջև գոյություն ունեցող էվոլյուցիոն կապերը։

Սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքը հնարավոր է որոշել սպիտակուցների սեքվենավորման կամ մՌՆԹ-ի առաջնային կառուցվածքի միջոցով՝ օգտագործելով գենետիկական գաղտնագիրը։

Երկրորդային կառուցվածք

Երկրորդային կառուցվածքը սպիտակուցի պոլիպեպտիդային շղթայի հատվածների տեղային դասավորությունն է, որը կայունացվում է ջրածնային կապերի միջոցով։ Ստորև ներկայացված են սպիտակուցի երկրորդային կառուցվածքի տիպերը[22]՝

  • α-պարույր՝ մոլեկուլի երկար առանցքի շուրջը խիտ դասավորված են պարույրները, մեկ պարույրում կա 3,6 ամինաթթվային մնացորդ, մեկ քայլը 0,54 նմ է (մեկ ամինաթթվային մնացորդը՝ 0,15 նմ)[24]։ Պարույրը պահպանում է իր ձևը պեպտիդային խմբերի H և O ատոմների միջև առաջացող պեպտիդային կապերով։ α-պարույրը կարող է լինել աջ և ձախ պարուրված, սպիտակուցներում գերակշռում է աջ պարուրված տարբերակը։ Պարույրը քանդվում է գլուտամինաթթվիլիզինիարգինինի էլեկտրոստատիկ փոխհարաբերությունը։ Ասպարգինիսերինիթրեոնինի և լեյցինի մնացորդները միմյանց մոտ դասավորվելիս կարող են խանգարել պարույրի ձևավորմանը, պրոլինի մնացորդն առաջացնում է շղթայի ծռում, որը նույնպես քանդում է α-պարույրը։
  • β-պարույր (շարժական շերտեր)՝ մի քանի կեռմանաձև պոլիպեպտիդային շղթաներ, որոնցում ջրածնային կապեր առաջանում են հադնիպակաց շղթաների կամ միմյանցից հեռու դասավորված ամինաթթվային մնացորդների միջև[25]։ Այս շղթաներն իրենց N-ծայրով ուղղված են հակառակ (հակազուգահեռ կողմնորոշում)։ β-պարույրի առաջացման համար կարևոր կողմնային ամինաթթվային մնացորդներից են գլիցինն ու ալանինը։
  • π-պարույր,
  • 310-պարույր,
  • չկարգավորված հատվածներ։

Երրորդային կառուցվածք

Երրորդային կառուցվածքը պոլիպեպտիդային շղթայի տարածական դասավորությունն է։ Այն կազմված է երկրորդային կառուցվածքի տարրերից, որոնք կայունացվում են տարբեր փոխհարաբերությունների, հատկապես հիդրոֆոբ փոխհարաբերության շնորհիվ։ Կայուն երրորդային կառուցվածքում կան՝

  • կովալենտ կապեր ցիստեինի երկու մնացորդների միջև՝ դիսուլֆիդային կապեր,
  • իոնային կապեր հանդիպակաց դասավորված ամինաթթվային մնացորդների երկու խմբերի միջև,
  • ջրածնային կապեր,
  • հիդրոֆոբ փոխհարաբերություն։ Սպիտակուցի մոլեկուլը ջրի հետ փոխհարաբերվելիս ընդունում է այնպիսի կառուցվածք, որտեղ ոչ բևեռային ամինաթթուների կողմնային խմբերը մեկուսանում են ջրային լուծույթից, իսկ բևեռային խմբերը՝ հայտնվում մոլեկուլի մակերեսին։

Սպիտակուցների երրորդային կառուցվածքի ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ երկրորդային և ատոմային տարածական կառուցվածքների միջև կարելի է առանձնացնել նաև երրորդ մակարդակը՝ կառուցվածքային դրդապատճառը։ Այն որոշվում է սպիտակուցի դոմենի սահմաններում երկրորդային կառուցվածքի տարրերի (α-պարույր և β-պարույր) միմյանց նկատմամբ ունեցած դասավորությամբ։ Սպիտակուցի դոմենը կոմպակտ գլոբուլին է, որը կարող է ինքնուրույն գոյություն ունենալ կամ մտնել ավելի մեծ սպիտակուցի կազմության մեջ։ Պատկերի աջում պատկերված գլոբուլյար սպիտակուցի՝ տրիոզոֆոսֆատիզոմերազի կառուցվածքային դրդապատճառն անվանվում է α/β-գլան։ 8 զուգահեռ դասավորված β-պարույրներն առաջացնում են β-գլան, որն իր հերթին գտնվում է 8 α-պարույրներից կազմված մեկ այլ գլանի ներսում։ Այսպիսի կառուցվածք ունեն սպիտակուցների 10%-ը:

Բնափոխում

Սպիտակուցի բնափոխումը կամ դենատուրացիան երկրորդային, երրորդային կամ չորրորդային կառուցվածքի կորստի հետ կապված ցանկացած փոփոխությունն է, որը հանգեցնում է սպիտակուցի ակտիվության և/կամ ֆիզիկաքիմիական հատկությունների փոփոխությանը։ Որպես կանոն, սպիտակուցները օրգանիզմում բավականին կայուն են և հարմարված օրգանիզմի ներքին պայմաններին[8]։ Այս պայմանների կտրուկ փոփոխությունը բերում է սպիտակուցի բնափոխմանը։ Բնափոխման պատճառները կարող են լինել մեխանիկական (կտրուկ տեղափոխում, թափահարում), ֆիզիկական (տաքացում, սառեցում, ուլտրաձայն, ճառագայթում) և քիմիական (թթուներ և հիմքեր, մակերեսային ակտիվ նյութերմիզանյութ):

Սպիտակուցի բնափոխումը կարող է լինել նաև ամբողջական կամ մասնակի, դարձելի և անդարձելի։ Անդարձելի բնափոխման ամենատարածված օրինակը ձվի սպիտակուցի բնափոխումն է բարձր ջերմաստիճանի ազդեցությամբ։ Թափանցիկ օվալբումին սպիտակուցը խտանում է, դառնում անլուծելի և անթափանց։ Բնափոխումը որոշ դեպքերում դարձելի է, ինչպես, օրինակ, ջրում լուծվող սպիտակուցների՝ ամոնիումի աղերով նստեցման և մաքրման մեջ կիրառման ժամանակ: