β摺疊

β摺疊

是蛋白質的二級結構,肽鍵平面摺疊成鋸齒狀,相鄰肽鏈主鏈的N-H和C=O之間形成有規則的氫鍵,在β-摺疊中,所有的肽鍵都參與鏈間氫鍵的形成,氫鍵與β-摺疊的長軸呈垂直關係。

組成

60年代以來,球狀蛋白質的晶體結構被陸續解出,發現許多蛋白質中都有β-摺疊層,平行的和反平行的都有。有時候許多段肽鏈排列成一大片,正、反平行的β-摺疊層也可交錯在一起排列,構成“扭轉摺疊層”。在多數蛋白質中,β-摺疊層與α-螺鏇是並存的,但也有個別蛋白質如免疫球蛋白 IgG的分子中只存在β-摺疊層和無特定結構的部分。

β摺疊層並不是平的,因為側鏈的存在使得它看上去像手風琴一樣波紋起伏。這樣每一股會更緊密排列,氫鍵更容易建立。氫鍵的距離為7埃。在蛋白質結構中beta-摺疊通常會用箭頭表示。肽鏈的氮端在同側為順式,兩殘基間距為0.65nm;不在同側為反式,兩殘基間距為0.70nm。反式較順式平行肽鏈更加穩定。能形成β摺疊的胺基酸殘基一般不大,而且不帶同種電荷,這樣有利於多肽鏈的伸展,如甘氨酸、丙氨酸在β摺疊中出現的幾率最高。免疫球蛋白有大量的Β-肽鏈層。

另一種常見的蛋白質模序是alpha-螺鏇和三種不同的β-轉角。不屬於一個模序的蛋白質一級結構部分被稱之為不規則螺鏇。這些部分對蛋白質的空間構象非常重要。

特性

β-摺疊(β-sheet)也是一種重複性的結構,大致可分為平行式和反平行式兩種類型,它們是通過肽鏈間或肽段間的氫鍵維繫。可以把它們想像為由摺疊的條狀紙片側向並排而成,每條紙片可看成是一條肽鏈,稱為β摺疊股或β股(β-strand),肽主鏈沿紙條形成鋸齒狀,處於最伸展的構象,氫鍵主要在股間而不是股內。α-碳原子位於摺疊線上,由於其四面體性質,連續的醯氨平面排列成摺疊形式。需要注意的是在摺疊片上的側鏈都垂直於摺疊片的平面,並交替的從平面上下二側伸出。平行摺疊片比反平行摺疊片更規則且一般是大結構,而反平行摺疊片可以少到僅由兩個β股組成。

結構要點

1. 肽鏈呈鋸齒狀,按層排列,可以是不同的肽鏈,也可以是同一條肽鏈的不同肽段。

2. 相鄰肽鏈的C=O與N—H間形成氫鍵,氫鍵與長軸垂直。

3. 相鄰肽鏈平行或反平行排列,反平行的更穩定。也存在平行與反平行混合出現的結構,約占20%。

4. 一個殘基占0.325nm(平行式)或0.35nm(反平行式)。

影響穩定因素

1. 靠鍵間氫鍵維持穩定。

2. 胺基酸Pro破壞之。

3. 側鏈過大,帶同種電荷側鏈基團相鄰時均影響β摺疊片的穩定性。

平行與反平行

平行的肽鏈 平行的肽鏈
反平行的肽鏈 反平行的肽鏈

在平行的β摺疊結構中,兩條肽鏈走向相同,氫鍵不平行;在反平行中β摺疊結構則指走向相反,氫鍵平行。  

提出者

Pauling和Corey根據實驗數據提出

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