Как увидеть структуру белка. Уровни структуры белка

1.

КАК УВИДЕТЬ СТРУКТУРУ
БЕЛКА?

2.

ЧТО ТАКОЕ БЕЛОК
БЕЛКИ — ЭТО СЛОЖНЫЕ
Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е М А К Р О М О Л Е К УЛ Ы ,
КОТОРЫЕ ВЫПОЛНЯЮТ МНОЖЕСТВО
Ф У Н К Ц И Й В Ж И В Ы Х О Р ГА Н И З М А Х : О Т
К АТА Л И З А Х И М И Ч Е С К И Х Р Е А К Ц И Й
Д О П Е Р Е Д АЧ И С И Г Н А Л О В И
ПОДДЕРЖАНИЯ СТРУКТУРЫ КЛЕТОК.

3.

УРОВНИ СТРУКТУРЫ БЕЛКА
Первичная структура — последовательность аминокислот
в полипептидной цепи.
Вторичная структура — локальные элементы, такие как αспирали и β-слои.
Третичная структура — трехмерная форма одной
полипептидной цепи.
Четвертичная структура — объединение нескольких
полипептидных цепей в функциональный комплекс

4.

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ
СТРУКТУРЫ БЕЛКА

5.

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ СТРУКТУРЫ БЕЛКА
Для изучения структуры белка используются различные экспериментальные и вычислительные
методы. Рассмотрим основные из них.
Рентгеновская кристаллография
Криоэлектронная микроскопия (Крио-ЭМ)
Компьютерное моделирование
Ядерно-магнитный резонанс (ЯМР)

6.

РЕНТГЕНОВСКАЯ
КРИСТАЛЛОГРАФИЯ
ПРИНЦИП МЕТОДА

7.

ЭТАПЫ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА
1. Кристаллизация белка
2. Сбор дифракционных данных
3. Обработка данных
4. Уточнение модели

8.

РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
Ограничения метода:
Трудности кристаллизации: Некоторые
белки (например, мембранные) трудно
кристаллизовать.
Статичность: Кристалл представляет собой
"замороженное" состояние белка, что может
не отражать его динамику в естественных
условиях.
Размер кристалла: Для получения
качественных данных требуется достаточно
большой кристалл.
Преимущества рентгеноструктурного
анализа:
Высокое разрешение
Универсальность
Большая база данных

9.

КРИО-ЭМ

10.

КРИО-ЭМ
Метод основан на использовании электронного микроскопа
для изучения образцов, замороженных в тонком слое льда.
Основные шаги:
Подготовка образца
Электронная микроскопия
Обработка данных

11.

КРИО-ЭМ
Этапы Крио-ЭМ:
Подготовка образца
Получение изображений
Обработка данных
Построение модели
Преимущества рентгеноструктурного
анализа:
Изучение белков в естественном состоянии
Высокое разрешение
Подходит для крупных комплексов
Минимальные требования к количеству
образца
Ограничения метода:
Размер образца
Сложность обработки данных обеспечение
Стоимость

12.

КОМПЬЮТЕРНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ

13.

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ПОДХОДЫ
Молекулярная динамика (МД)
Примеры программ: GROMACS, AMBER, NAMD.
Моделирование гомологии
Примеры программ: MODELLER, SWISS-MODEL
Предсказание структуры de novo
Примеры программ: Rosetta, AlphaFold.
Докинг (молекулярное стыковка)
Примеры программ: AutoDock, Glide, Schrödinger

14.

ЭТАПЫ
КОМПЬЮТЕРНОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
Подготовка данных
Выполнение расчетов
Анализ результатов

15.

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Ограничения метода:
Точность: Результаты зависят от качества
используемых моделей и параметров.
Вычислительные ресурсы: Моделирование
крупных систем требует мощных
компьютеров.
Ограничения моделей: Некоторые
физические и химические процессы сложно
точно смоделировать.
Преимущества рентгеноструктурного
анализа:
Скорость
Гибкость
Экономия ресурсов
Предсказание

16.

ЯДЕРНО-МАГНИТНЫЙ
РЕЗОНАНС (ЯМР)

17.

ОСНОВНЫЕ ШАГИ:
П ОД ГОТО В К А О Б РА З Ц А : Б ЕЛ О К М ЕТЯ Т
С ТА Б И Л Ь Н Ы М И И З О ТО П А М И ( ¹ ³ C , ¹ ⁵ N ) И
РАС Т В О Р Я ЮТ В П ОД ХОД Я Щ Е М БУФ Е Р Е .
И З М Е Р Е Н И Е С П Е КТ Р О В : О Б РА З Е Ц
ПОМЕЩАЮТ В СИЛЬНОЕ МАГНИТНОЕ
П О Л Е И Р Е Г И С Т Р И Р У Ю Т С П Е К Т Р Ы Я М Р.
О Б РА Б ОТ К А Д А Н Н Ы Х : С П Е КТ Р Ы
АНАЛИЗИРУЮТ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СТРУКТУРЫ И ДИНАМИКИ БЕЛКА.

18.

ЯДЕРНО -МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС (ЯМР)
Ограничения метода:
Размер белка: ЯМР лучше подходит для
небольших белков (обычно до 30-40 кДа).
Для крупных белков сигнал становится
слишком сложным для анализа.
Чувствительность: Требуется относительно
высокая концентрация белка (0.1-1 mM).
Время измерений: Эксперименты могут
занимать от нескольких часов до нескольких
дней.
Стоимость: Спектрометры ЯМР и их
обслуживание очень дороги.
Преимущества рентгеноструктурного
анализа:
Изучение белков в растворе
Информация о динамике
Не требуется кристаллизация
Высокая точность

19.

СПАСИБО
Карманова Анна
89275241771
annakarmanova2004.com@gmail.com
https://vk.com/annettu