Альфа-спираль

Alpha helix История открытия α-спирали Уильям Астбери обнаружил изменения в рентгеновской дифракции волокон при растяжении.   Астбери предложил модели α- и […]

Alpha helix

  • История открытия α-спирали

    • Уильям Астбери обнаружил изменения в рентгеновской дифракции волокон при растяжении.  
    • Астбери предложил модели α- и β-форм, которые позже были подтверждены Линусом Полингом, Робертом Кори и Германом Брэнсоном.  
    • В 1954 году Полингу была присуждена Нобелевская премия за исследования структуры белков.  
  • Структура α-спирали

    • α-спираль имеет правостороннюю конформацию, где каждая N-H группа образует водородные связи с C=O группой аминокислоты на четыре остатка раньше.  
    • Шаг спирали составляет 5.4 Å, что соответствует 3.6 аминокислотам на оборот.  
    • α-спирали могут быть идентифицированы с помощью различных методов, таких как DSSP.  
  • Стабильность и визуализация

    • α-спирали могут быть длиной от четырех до сорока остатков, но обычно содержат около десяти аминокислот.  
    • В гидрофобных средах и при наличии ко-растворителей α-спирали стабильны.  
    • Визуализация α-спиралей включает helical wheel, wenxiang diagram и helical net.  
  • Экспериментальное определение

    • Наиболее детальное подтверждение структуры α-спирали приходит из рентгеновской кристаллографии.  
    • NMR спектроскопия также показывает характерные признаки α-спиралей.  
    • Другие методы включают инфракрасную спектроскопию, криоэлектронную микроскопию и диэлектрическую релаксацию.  
  • Прочность аминокислот на образование α-спирали

    • Разные аминокислоты имеют разную склонность к образованию α-спирали.  
    • Пролин и глицин имеют низкую склонность к образованию α-спирали.  
    • Пролин может разрушать или изгибать спираль из-за отсутствия амидной связи и стерического взаимодействия.  
    • Глицин также разрушает спирали из-за высокой конформационной гибкости.  
  • Дипольный момент α-спирали

    • Спираль имеет общий дипольный момент из-за микродиполей карбонильных групп.  
    • Влияние этого макродиполя на взаимодействие с другими группами вызывает споры.  
    • Некоторые считают, что макродиполь взаимодействует электростатически, другие — что водородные связи могут компенсировать это взаимодействие.  
  • Спиральные структуры

    • Спиральные α-спирали образуют суперспирали, состоящие из двух или более спиралей.  
    • Спиральные структуры содержат мотив гептад, повторяющийся каждые семь остатков.  
    • Гидрофобные остатки упаковываются в центре спирали, а заряженные остатки образуют солевые мостики.  
    • Спиральные структуры часто встречаются в фибриллярных белках и димеризующихся белках.  
  • Фациальные структуры

    • Аминокислоты в спирали могут быть представлены на спиральном колесе, иллюстрирующем их ориентацию.  
    • Спирали часто имеют две «лица»: гидрофобную и полярную.  
    • Гидрофобная сторона образует поры в мембране, а полярная — взаимодействует с растворителем.  
  • Крупномасштабные сборки

    • Миоглобин и гемоглобин имеют схожие структуры, состоящие из 70% α-спирали и 30% петель.  
    • Гемоглобин имеет четвертичную структуру из четырех субъединиц.  
  • Функциональные роли

    • α-Спирали важны для связывания с ДНК, так как их диаметр соответствует ширине основной бороздки ДНК.  
    • Спиральные структуры также часто встречаются в трансмембранных белках, так как они могут удовлетворять водородные связи внутри мембраны.  
  • Механические свойства

    • Спиральные структуры имеют трехфазное поведение при деформации: фаза I — гомогенное растяжение, фаза II — разрыв водородных связей, фаза III — ковалентное растяжение.  
  • Динамические особенности

    • Спиральные структуры могут иметь низкочастотное движение, наблюдаемое с помощью спектроскопии.  
    • Спирали, не стабилизированные третичными взаимодействиями, демонстрируют динамическое поведение из-за фрайдинга концов.  
  • Переход спираль-спираль

    • Гомополимеры аминокислот могут образовывать α-спирали при низких температурах, но разрушаются при высоких температурах.  
    • Этот переход можно моделировать с помощью метода матрицы переноса.  
  • В искусстве

    • Художники, такие как Джули Ньюдолл и Джулиан Восс-Андреэ, использовали α-спирали в своих работах.  
    • Джулиан Восс-Андреэ создал скульптуры α-спирали из различных материалов, включая бамбук и сталь.  
  • Ленточные диаграммы α-спиралей в хрустальных скульптурах

    • Ленточные диаграммы α-спиралей используются в хрустальных скульптурах белковых структур.  
    • Художница Вирсавия Гроссман создает скульптуры с помощью лазерной гравировки.  
    • Примеры структур: инсулин, гемоглобин, ДНК-полимераза.  
  • Байрон Рубин и его работы

    • Байрон Рубин — бывший кристаллограф по белкам, ныне скульптор по металлу.  
    • Создает белки, нуклеиновые кислоты и молекулы лекарственных препаратов.  
    • Примеры структур: субтилизин, гормон роста человека, фосфолипаза А2.  
  • Майк Тайка и его работы

    • Майк Тайка — компьютерный биохимик из Вашингтонского университета.  
    • Работает с Дэвидом Бейкером.  
    • С 2010 года создает скульптуры белковых молекул из меди и стали.  
    • Примеры структур: убиквитин, тетрамер калиевых каналов.  
  • Дополнительные ресурсы

    • Спираль 310  
    • Бета-лист  
    • Солитон Давыдова  
    • Складывание (химия)  
    • Врезка ручек в отверстия  
    • Пи-спираль  
    • Протеопедия хелицеров в белках  
  • Рекомендации и внешние ссылки

    • Дальнейшее чтение  
    • Внешние ссылки  
    • Версия NetSurfP  
    • Калькулятор угла поворота α-спирали  
    • Веб-сайт художницы Джули Ньюдолл  
    • Сайт художника Джулиана Фосса-Andreae  

Полный текст статьи:

Альфа-спираль

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх