النبات
مواضيع عامة في علم النبات
الجذور - السيقان - الأوراق
النباتات الوعائية واللاوعائية
البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)
الطحالب
النباتات الطبية
الحيوان
مواضيع عامة في علم الحيوان
علم التشريح
التنوع الإحيائي
البايلوجيا الخلوية
الأحياء المجهرية
البكتيريا
الفطريات
الطفيليات
الفايروسات
علم الأمراض
الاورام
الامراض الوراثية
الامراض المناعية
الامراض المدارية
اضطرابات الدورة الدموية
مواضيع عامة في علم الامراض
الحشرات
التقانة الإحيائية
مواضيع عامة في التقانة الإحيائية
التقنية الحيوية المكروبية
التقنية الحيوية والميكروبات
الفعاليات الحيوية
وراثة الاحياء المجهرية
تصنيف الاحياء المجهرية
الاحياء المجهرية في الطبيعة
أيض الاجهاد
التقنية الحيوية والبيئة
التقنية الحيوية والطب
التقنية الحيوية والزراعة
التقنية الحيوية والصناعة
التقنية الحيوية والطاقة
البحار والطحالب الصغيرة
عزل البروتين
هندسة الجينات
التقنية الحياتية النانوية
مفاهيم التقنية الحيوية النانوية
التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها
تصنيع وتخليق المواد النانوية
تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية
الرقائق والمتحسسات الحيوية
المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا
اللقاحات
البيئة والتلوث
علم الأجنة
اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس
الاخصاب
التشطر
العصيبة وتشكل الجسيدات
تشكل اللواحق الجنينية
تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية
مقدمة لعلم الاجنة
الأحياء الجزيئي
مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
الغدد
مواضيع عامة في الغدد
الغدد الصم و هرموناتها
الجسم تحت السريري
الغدة النخامية
الغدة الكظرية
الغدة التناسلية
الغدة الدرقية والجار الدرقية
الغدة البنكرياسية
الغدة الصنوبرية
مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء
الخلية الحيوانية
الجهاز العصبي
أعضاء الحس
الجهاز العضلي
السوائل الجسمية
الجهاز الدوري والليمف
الجهاز التنفسي
الجهاز الهضمي
الجهاز البولي
المضادات الحيوية
مواضيع عامة في المضادات الحيوية
مضادات البكتيريا
مضادات الفطريات
مضادات الطفيليات
مضادات الفايروسات
علم الخلية
الوراثة
الأحياء العامة
المناعة
التحليلات المرضية
الكيمياء الحيوية
مواضيع متنوعة أخرى
الانزيمات
Structures within Proteins
المؤلف:
Robert Schleif
المصدر:
Genetics and Molecular Biology
الجزء والصفحة:
2nd Edition , p162-164
2025-05-07
21
It is useful to focus attention on particular aspects of protein structures. The primary structure of a protein is its linear sequence of amino acids. The local spatial structure of small numbers of amino acids, independent of the orientations of their side groups, generates a secondary structure. The alpha helix, beta sheet, and beta turn are all secondary structures that have been found in proteins. Both the arrangement of the secondary structure elements and the spatial arrangement of all the atoms of the molecule are referred to as the tertiary structure. Quater nary structure refers to the arrangement of subunits in proteins consisting of more than one polypeptide chain.
A domain of a protein is a structure unit intermediate in size between secondary and tertiary structures. It is a local group of amino acids that have many fewer interactions with other portions of the protein than they have among themselves (Fig. 1). Consequently, domains are independent folding units. Interestingly, not only are the amino acids of a domain near one another in the tertiary structure of a protein, but they usually comprise amino acids that lie near one another in the primary structure as well. Often, therefore, study of a protein’s structure can be done on a domain-by-domain basis. The existence of semi-independent domains should greatly facilitate the study of the folding of polypeptide chains and the prediction of folding pathways and structures.
Fig1. Folding of adjacent amino acids to form domains in a protein.
Particularly useful to the ultimate goal of prediction of protein structure has been the finding that many alterations in the structure of proteins produced by changing amino acids tend to be local. This has been found in exhaustive genetic studies of the lac and lambda phage repressors, in the thermodynamic properties of mutant proteins, and in the actual X-ray or NMR determined structures of a number of proteins. In the lac and lambda repressors, the majority of the amino acid changes that alter the ability to bind to DNA lie in the portion of the protein that makes contact with the DNA. Similar results can be inferred from alterations in the amino acid sequence of the tryptophan synthetase protein generated by fusing two related but nonidentical genes. Despite appreciable amino acid sequence differences in the two parental types, the fusions that contain various amounts of the N-terminal sequence from one of the proteins and the remainder of the sequence from the other protein retain enzymatic activity (Fig. 2). This means that the amino acid alterations generated by formation of these chimeric proteins do not need to be compensated by special amino acid changes at distant points in the protein.
Fig2. Substitution of portions of the E. coli tryptophan synthetase α subunit with corresponding regions from the Salmonella typhimurium synthetase subunit.
The results obtained with repressors and tryptophan synthetase mean that a change of an amino acid often produces a change in the tertiary structure that is primarily confined to the immediate vicinity of the alteration. This, plus the finding that protein structures can be broken down into domains, means that many of the potential long-range interactions between amino acids can be neglected and interactions over relatively short distances of up to 10 Å play the major role in determining protein structure.
The proteins that bind to enhancer sequences in eukaryotic cells are a particularly dramatic example of domain structures in proteins. These proteins bind to the enhancer DNA sequence, often bind to small molecule growth regulators, and activate transcription. In the glucocorticoid receptor protein, any of these three domains may be independently inactivated without affecting the other two. Further, domains may be interchanged between enhancer proteins so that the DNA-binding specificity of one such protein can be altered by replacement with the DNA-binding domain from another protein.
As we saw earlier in discussing mRNA splicing, DNA regions encoding different domains of a protein can be appreciably separated on the chromosome. This permits different domains of proteins to be shuffled so as to accelerate the rate of evolution by building new proteins from new assortments of preexisting protein domains. Domains rather than amino acids then become building blocks in protein evolution.