PROTEIN VÀ PROTEOMICS pot

CHƯƠNG IV

PROTEIN VÀ PROTEOMICS

Thành phần hóa học và cấu trúc phân tử protein

Cấu hình không gian của prôtêin

Chức năng của protein

Cách thực hiện phản ứng

Sinh tổng hợp và biến đổi sau dịch mã

Điều hòa sinh tổng hợp

Các protein là sản phẩm cuối của gen, chúng là các công cụ phân tử biểu hiện thông tin di truyền

chứa trên ADN, trực tiếp thực hiện hầu hết các chức năng sống căn bản của tế bào. Tuy trong hệ

gen người, các gen mã hóa cho protein chỉ chiếm khoảng 1,5%, nhưng chúng chiếm hơn 50%

trọng lượng khô của tế bào và số các chủng loại phân tử protein thì nhiều hơn hẵn so với các chất

hữu cơ khác hiện diện trong tế bào. Các protein có cấu trúc phức tạp, tinh vi và biến hóa linh hoạt

để đảm bảo cho hàng loạt chức năng rất đa dạng : xúc tác các phản ứng sinh hóa, các phân tử cấu

trúc của tế bào, sự vận động, dự trữ và vận chuyển thức ăn, các chất điều hòa và bảo vệ tế bào.

Ngày nay, sự hiểu biết về protein đạt đến chi tiết về cấu hình không gian (conformation), sự

gấp cuộn (folding), cách tương tác với các hợp chất khác nhau,… Thêm vào đó, sự đóng góp

của Tin học (Informatics) dẫn đến sự hình thành Sinh-Tin học (Bioinformatics) với phương

pháp nghiên cứu mới in silico (thí nghiệm trên máy điện toán). Proteomics – khoa học về hệ

protein đã ra đời.

I. THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ CẤU TRÚC PHÂN TỬ PROTEIN

Các protein cũng là những pôlime, được tạo nên từ 20 loại đơn phân là các axit amin, mà chúng

nối nhau qua liên kết peptit thành mạch pôlipeptit. Các protein là những chất hữu cơ có cấu trúc

phân tử phức tạp nhất, tồn tại ở rất nhiều dạng cấu hình (conformation) khác nhau. Các protein có

cấu trúc không gian 3 chiều phức tạp khi ở dạng tự nhiên (native), dạng có hoạt tính sinh học và là

công cụ phân tử trực tiếp thực hiện các chức năng sống của tế bào. Chính chúng duy trì hoạt động

sống liên tục, không ngừng nghỉ của mỗi tế bào.

1. Các amino acid là những đơn vị cấu trúc

Các amino acid nối nhau bằng liên kết peptide, mà trong đó nhóm amin của amino acid trước kết

hợp với nhóm carboxyl của amino acid tiếp theo (hình 4.1). Các α-axit amin nối tiếp nhau thành

chuỗi tạo mạch thẳng., mà nếu số axit amin nhỏ hơn 50 gọi là peptit và lớn hơn thì gọi là

pôlipeptit. Thường một mạch polypeptide có khoảng 40 đến 500 amino acid, tuy có cái ngắn hoặc

dài hơn. Các polypeptide cuộn lại (fold) tạo nên hình dáng đặc trưng được gọi là protein. Các

protein lớn thường có nhiều hơn một mạch polypeptide và chúng gắn với nhau nhờ các liên kết

hydro hoặc các liên kết cộng hóa trị là cầu disulfide S - S (disulfide bond).

20 loại L-axit amin nối thành mạch thẳng theo một trình tự đặc trưng tương ứng với các codon (bộ

ba mã hóa) trên phân tử mARN được chép từ gen DNA mã hóa cho prôtêin tương ứng.

Liên kết peptit Liên kết peptit

Hình 4.1. Liên kết peptide nối các amino acid

1