5.3. Fehérje térszerkezeti típusok

Mint említettük, a PDB adatbázisban jelenleg összesen mintegy 85 ezer fehérje térszerkezet van. A legegyszerűbb szerkezeti osztályozás alapján ezeket hét alapvető típusba soroljuk. Ezek az alábbiak:

a) Alfa-helikális (all-alpha) fehérjék, amelyekben α-hélix szerepel, β-lemez nem, vagy csak kevés (lásd 5.10. ábra).

b) Béta-szerkezetű (all-beta) fehérjék, amelyekben β-lemez szerepel, α-hélix nem, vagy csak elvétve (lásd 5.11. ábra)

c) Alfa+béta fehérjék, amelyekben főleg antiparallel β-lemezek vannak, amelyek a szerkezetben a hélix-tartalmú résztől elkülönülve fordulnak elő. Az antiparallel láncok miatt jöhet létre ez az elkülönülés, a főlánc egy szakasza oda-vissza hajtogatódva létrehozza a térben elkülönülő antiparallel béta-lemezes részt, a szekvencia egy másik szakasza pedig kialakítja a helikális részt (lásd 5.12. ábra).

d) Alfa/béta fehérjék, amelyekben főleg parallel β-lemezek vannak. A parallel lemezek tipikusan β-lánc – α-hélix – β-lánc szerveződésben alakulnak ki, α-hélix szerkezetben fordul vissza a főlánc úgy, hogy a β-láncok párhuzamosan tudjanak elrendeződni (lásd 5.13. ábra).

e) Sok-doménes fehérjék, amelyekben egyetlen polipeptidláncon belül számos, egymást követő, önálló feltekeredésre képes szerkezeti egység van. Példa a β-galaktozidáz enzim szerkezete (lásd 5.14. ábra).

f) Membrán és sejtfelszíni fehérjék,  amelyek vagy a membránba ágyazódnak, vagy a membrán felületére rögzülnek (lásd 5.15. ábra - 5.19. ábra).

g) Kisfehérjék, amelyeknek nincs klasszikus hidrofób magjuk, térszerkezetüket diszulfidhidak vagy fémionok stabilizálják (lásd 5.20. ábra).

5.10. ábra: Néhány példa az alfa-helikális fehérjeszerkezeti típusra.(Zárójelben tüntettük fel a PDB kódokat.)

5.10. ábra: Néhány példa az alfa-helikális fehérjeszerkezeti típusra. (Zárójelben tüntettük fel a PDB kódokat.)

5.11. ábra: Néhány példa a béta-szerkezetű fehérjék csoportjából

5.11. ábra: Néhány példa a béta-szerkezetű fehérjék csoportjából

5.12. ábra: Néhány példa az alfa+béta szerkezetű fehérjék csoportjából

5.12. ábra: Néhány példa az alfa+béta szerkezetű fehérjék csoportjából

5.13. ábra: Néhány példa az alfa/béta fehérjék csoportjából

5.13. ábra: Néhány példa az alfa/béta fehérjék csoportjából

5.14. ábra: Egy jellegzetes sok-doménes fehérje, a β-galaktozidáz

5.14. ábra: Egy jellegzetes sok-doménes fehérje, a β-galaktozidáz

Az 5.15. ábra egy hét transzmembrán hélixet tartalmazó ún. 7TM-típusú fehérjét mutat oldalnézetben. Ezek a fehérjék egy hatalmas fehérje családot reprezentálnak, többségük valamilyen G-fehérje kapcsolt jelátviteli útvonalon receptorként (GPCR) működik (lásd 11.5.2. fejezet). Néhány kivételtől eltekintve ezek a fehérjék nem képeznek membránon átvezető csatornát. Ahogyan a felülnézeti kép (lásd 5.16. ábra) jelzi, a hélixek szorosan egymás mellé rendeződnek. Az ilyen fehérjékben a membránon átívelő α-hélixek a membrán apoláros része felé néző felszíne apoláros, míg a membrán poláros feji egységei melletti része poláros (amfipatikus hélix).

5.15. ábra: Egy hét transzmembrán hélixet tartalmazó fehérje, a bakteriorodopszin szerkezete (PDB:1C3W)

5.15. ábra: Egy hét transzmembrán hélixet tartalmazó fehérje, a bakteriorodopszin szerkezete (PDB:1C3W)

5.16. ábra: A bakteriorodopszin szerkezete felülnézetben

5.16. ábra: A bakteriorodopszin szerkezete felülnézetben

A membránfehérjék egy része csatornát képez a membránon keresztül.

5.17. ábra: A kólibaktérium porin fehérjéje oldalnézetben (szalagmodell; PDB: 2ZFG)

5.17. ábra: A kólibaktérium porin fehérjéje oldalnézetben (szalagmodell; PDB: 2ZFG)

A 5.17. ábra szereplő fehérje a kólibaktérium porinnak nevezett fehérjéje. A Gram-negatív baktériumoknak két membránja van. A citoplazmát határoló plazmamembrán, és a külvilággal kapcsolatot tartó külső membrán közötti teret periplazmatikus térnek nevezik. A plazmamembránon keresztül szigorúan kontrollált módon zajlik az egyes anyagok leadása, illetve felvétele. A porin fehérje a külső membránba ágyazódik, és kismolekulák számára szabadon átjárható.

5.18. ábra: A kólibaktérium porin fehérjéje felülnézetben (szalag modell)

5.18. ábra: A kólibaktérium porin fehérjéje felülnézetben (szalag modell)

Felülnézeti ábrázolásban (lásd 5.18. ábra) jól látható, hogy a porin fehérje egy csatornát képez. Az 5.19. ábra azt is illusztrálja, hogy a csatorna belseje hidrofil, így a kisméretű poláros anyagok számára könnyen átjárható. A membrán felé néző felszín természetesen apoláros.

5.19. ábra: A kólibaktérium porin fehérjéje felülnézetben (térkitöltő modell)

5.19. ábra: A kólibaktérium porin fehérjéje felülnézetben (térkitöltő modell)

5.20. ábra: Néhány kisfehérje, amelyek szerkezetét hidrofób mag hiányában diszulfidhidak stabilizálják

5.20. ábra: Néhány kisfehérje, amelyek szerkezetét hidrofób mag hiányában diszulfidhidak stabilizálják