概述
α-螺旋 (α-helix):蛋白質中常見的二級結構,肽鏈主鏈繞假想的中心軸盤繞成螺旋狀,一般都是右手螺旋結構,螺旋是靠鏈內氫鍵維持的。每個胺基酸殘基(第n個)的羰基與多肽鏈C端方向的第4個殘基(第4+n個)的醯胺氮形成氫鍵。在古典的右手α-螺旋結構中,螺距為0.54nm,每一圈含有3.6個胺基酸殘基,每個殘基沿著螺旋的長軸上升0.15nm。
詳解
α螺旋是一種最常見的二級結構,最先由Linus Pauling和Robert Corey於1951年提出,其主要內容是:
①肽鏈骨架圍繞一個軸以螺旋的方式伸展;
②螺旋形成是自發的,肽鏈骨架上由n位胺基酸殘基上的-C=O與n+4位殘基上的-NH之間形成的氫鍵起著穩定的作用;被氫鍵封閉的環含有13個原子,因此α螺旋也稱為3.6/13螺旋;
③每隔3.6個殘基,螺旋上升一圈;每一個胺基酸殘基環繞螺旋軸100°,螺距為0.54nm,即每個胺基酸殘基沿軸上升0.15nm;螺旋的半徑是0.23nm;Φ角和Ψ角分別為-57°和-48°;
④α螺旋有左手和右手之分,但蛋白質中的α螺旋主要是右手螺旋;
⑤胺基酸殘基的R基團位於螺旋的外側,並不參與螺旋的形成,但其大小、形狀和帶電狀態卻能影響螺旋的形成和穩定。
功能
α-螺旋在DNA結合基序(DNA binding motifs)中有非常重要的作用,比如在鋅指結構,亮氨酸拉鏈,螺旋-轉角-螺旋等基序中都含有α-螺旋。這是因為α-螺旋的直徑為1.2nm,正好和B-DNA大溝的直徑相等,所以能夠和B型DNA緊密結合。
穩定性
原因
α-螺旋靠氫鍵維持穩定
影響因素
1. Pro(及Hpro)使α-螺旋中斷,產生“結節”。Pro的α-碳原子參與吡咯環的形成,使α-碳原子—N鍵不能旋轉,Gly繞α-碳原子的自由度更大,所以大多α-螺旋起始或中止於Gly,還有Tyr和Ser等。
2.側鏈較大的胺基酸相鄰時影響生成兩個“α-碳上分支”(α-碳原子上除了H,還有兩個其他基團接在上面,如Thr,Ile(ile),Val等)
3.帶相同電荷的胺基酸相鄰,使α-螺旋趨於解體
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