蛋白質
定義及概述
組成蛋白質的基本單位是胺基酸，胺基酸通過脫水縮合形成肽鏈。蛋白質是由一條或多條多肽鏈組成的生物大分子，每一條多肽鏈有二十~數百個胺基酸殘基不等；各種胺基酸殘基按一定的順序排列。產生蛋白質的細胞器是核糖體。
蛋白質（protein）是生命的物質基礎，沒有蛋白質就沒有生命。因此，它是與生命及與各種形式的生命活動緊密聯繫在一起的物質。機體中的每一個細胞和所有重要組成部分都有蛋白質參與。蛋白質占人體重量的16.3%，即一個60kg重的成年人其體內約有蛋白質9.8kg。人體內蛋白質的種類很多，性質、功能各異，但都是由20多種胺基酸按不同比例組合而成的，並在體內不斷進行代謝與更新。被食入的蛋白質在體內經過消化分解成胺基酸，吸收後在體內主要用於重新按一定比例組合成人體蛋白質，同時新的蛋白質又在不斷代謝與分解，時刻處於動態平衡中。因此，食物蛋白質的質和量、各種胺基酸的比例，關係到人體蛋白質合成的量，尤其是青少年的生長發育、孕產婦的優生優育、老年人的健康長壽，都與膳食中蛋白質的量有著密切的關係。
[編輯本段]蛋白質的摺疊過程
對蛋白質摺疊機理的研究，對保留蛋白質活性，維持蛋白質穩定性和包涵體蛋白質摺疊復性都具有重要的意義(21)。早在上世紀30年代，我國生化界先驅吳憲教授就對蛋白質的變性作用進行了闡釋（8），30年後，Anfinsen通過對核糖核酸酶A的經典研究表明去摺疊的蛋白質在體外可以自發的進行再摺疊，僅僅是序列本身已經包括了蛋白質正確摺疊的所有信息（9,10），並提出蛋白質摺疊的熱力學假說，為此Anfinsen獲得1972年諾貝爾化學獎。這一理論有兩個關鍵點：1蛋白質的狀態處於去摺疊和天然構象的平衡中；2天然構象的蛋白質處於熱力學最低的能量狀態。儘管蛋白質的氨基酸序列在蛋白質的正確摺疊中起著核心的作用，各種各樣的因素，包括信號序列，輔助因子，分子伴侶，環境條件，均會影響蛋白質的摺疊，新生蛋白質摺疊並組裝成有功能的蛋白質，並非都是自發的，在多數情況下是需要其它蛋白質的幫助，已經鑑定了許多參與蛋白質摺疊的摺疊酶和分子伴侶（3,16,86），蛋白質“自發摺疊”的經典概念發生了轉變和更新，但這並不與摺疊的熱力學假說相矛盾，而是在動力學上完善了熱力學觀點。在蛋白質的摺疊過程中，有許多作用力參與，包括一些構象的空間阻礙，范德華力，氫鍵的相互作用，疏水效應，離子相互作用，多肽和周圍溶劑相互作用產生的熵驅動的摺疊（12,52），但對於蛋白質獲得天然結構這一複雜過程的特異性，我們還知之甚少，許多實驗和理論的工作都在加深我們對摺疊的認識，但是問題仍然沒有解決。
在摺疊的機制研究上早期的理論認為，摺疊是從變性狀態通過中間狀態到天然狀態的一個逐步的過程，並對摺疊中間體進行了深入研究，認為摺疊是在熱力學驅動下按單一的途徑進行的。後來的研究表明摺疊過程存在實驗可測的多種中間體，摺疊通過有限的路徑進行。新的理論強調在摺疊的初始階段存在多樣性，蛋白質通過許多的途徑進入折疊漏斗（foldingfunnel），從而摺疊在整體上被描述成一個漏斗樣的圖像，摺疊的動力學過程被認為是部分摺疊的蛋白質整體上的進行性裝配，並且伴隨有自由能和熵的變化，蛋白質最終尋找到自己的正確的摺疊結構，這一理論稱為能量圖景（energylandscape），如圖3所示，漏斗下方的凹凸反映蛋白質構象瞬間進入局部自由能最小區域(13,14)。
圖3：能量圖景（Theenergylandscape）的示意圖，高度代表能量尺度，寬度代表構象尺度，在漏斗（funnel）的下方存在別的低能量狀態，共存的不同能量狀態的蛋白質種類也降到最小(14)。
這一理論認為結構同源的蛋白質可以通過不同的摺疊途徑形成相似的天然構象，人酸性成纖維生長因子（hFGF-1）和蠑螈酸性成纖維生長因子（nFGF-1）胺基酸序列具有約80%同源性，並且具有結構同源性（12個β摺疊反向平行排列形成β摺疊桶），在鹽酸胍誘導去摺疊的過程中，hFGF-1可以監測到具有熔球體樣的摺疊中間體，而nFGF-1經由兩態（天然狀態到變性狀態）去摺疊，沒有檢測到中間體的存在，摺疊的動力學研究也表明兩種蛋白採用不同的摺疊機制（38）。對於同一蛋白質，採用的滲透壓調節劑（osmolytes）不同，蛋白質摺疊的途徑也不相同，說明不同的滲透壓調節劑對蛋白質的穩定效應不同（11）。這兩個例子都說明摺疊機制的複雜性，也與上面所介紹的理論相吻合。
