ΜΟΡΙΑΚΗ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑ

Άσκηση 4η

Αμινοξέα - Μελέτη των στοιχείων δευτεροταγούς δομής των πρωτεϊνών.

Η ασκηση αυτή σχεδιάστηκε με κινητικές εικόνες από το βιβλίο των Branden and Tooze "Introduction to Protein Structure".

Η άσκηση αυτή κάνει χρήση του προγράμματος MAGE του Dr David

Richardson, που επιτρέπει την αναπαράσταση ενός μορίου γνωστής

τρισδιάστατης δομής με πολλούς τρόπους και την δυνατότητα μετρήσεων.

Με την εντολή measure και κάνοντας κλίκ σε δύο ατόμα μπορείτε να μετρήσετε την απόσταση μεταξύ τους.Παρ'ότι υπάρχουν προκαθωρισμένες οπτικές γωνίες

(Views) τα μόρια μπορούν να περισταφούν με την χρήση του ποντικιού.

Στο επάνω τέταρτο της οθόνης οι μετακινήσεις του ποντικιού με

πατημένο το αριστερό πλήκτρο προκαλούν περιστροφές στον αξονα κάθετο

στην οθόνη (Z) , ενώ στο κάτω μέρος προκαλούν περιστροφές στους

άξονες της οθόνης (X,Y).

Αρχίζοντας το MAGE.

Επιλέξτε το FILE στο μενού στο πάνω μέρος της οθόνης και ανοίξτε το

αρχείο AMINO.KIN. Η πρώτη από τρείς κινητικές εικόνες θα

παρουσιαστεί. Το κείμενο αυτό θα παρουσιαστεί στο παράθυρο TEXT ενώ

το παράθυρο CAPTION δίνει τον τίτλο της τρέχουσας εικόνας.

Kin.1- Τετραπεπτίδιο με περιστρεφόμενες δίεδρες γωνίες φ,ψ,χ.

Αυτή η κινητική εικόνα δείχνει ένα τετραπεπτίδιο με σημειωμένα τα βασικά άτομα και τις δίεδρες γωνίες του κεντρικού αμινοξέως. Τα άτομα υδρογόνου αναπαρίστανται με χρώμα καφέ και μπορούν να απαλειφθούν κάνοντας κλίκ στο κουτάκι "H". Τα άλλα άτομα δίνονται με χρώμα κόκκινο για τα οξυγόνα, μπλέ για τα άζωτα. Μία επιλογή των ονομάτων των ατόμων μπορεί να ενεργοποιηθεί με το κουτάκι Labels. Το κεντρικό αμινοξύ δίνεται με χρώμα γαλάζιο.

Οι δίεδρες γωνίες φ,ψ του κεντρικού αμινοξέως και χ1 και χ2 της πλευρικής αλυσίδας μπορούν να πάρουν διάφορες τιμές (σε βήματα των 10 μοιρών) ανάλογα με την θέση της μπάρας στον κάθε επιλογέα.

Μπορείτε να επιλέξετε μία από πολλές οπτικές γωνίες χρησιμοποιώντας

την επιλογή VIEWS.

Ασκήσεις:

1. Εντοπίστε τα άμινο και καρβόξυλο τελικά άκρα του τετραπεπτιδίου

και σημειώστε τον τύπο των αμινοξέων χρησιμοποιώντας

το ποντίκι. Τι τύπος είναι το κεντρικό αμινοξύ;

2. Σε αυτό το στάδιο θέλουμε να μετρήσουμε μερικές αλλαγές στην

δομή όπως τροποποιούνται οι γωνίες φ και ψ. Το πρόγραμμα MAGE σας επιτρέπει να αναγνωρίσετε άτομα και να μετρήσετε αποστάσεις. Μετακινήστε το ποντίκι ώστε ο δείκτης στη οθόνη να βρίσκεται επάνω σε ένα άτομο άλφα άνθρακα και πατήστε το αριστερό πλήκτρο. Ο αριθμός του αμινοξέως θα παρουσιαστεί. Επιλέξτε ένα άλλο

άτομο. Τότε εκτός από τον αριθμό του νέου αμινοξέως θα παρουσιαστεί και η απόσταση σε μονάδες Αngstrom των δύο ατόμων.

Μετρήστε την απόσταση μεταξύ του οξυγόνου το ν-1 αμινοξέος και του υδρογόνου του αμιδίου του ν+1 αμινοξέως όταν η γωνίες φ και ψ είναι 0 και οι δύο.

3. Μετρήστε την απόσταση μεταξύ του υδρογόνου το ν- αμινοξέος και του υδρογόνου του αμιδίου του ν αμινοξέως όταν η γωνία φ είναι 180 μοίρες και η γωνία ψ είναι 0. και οι δύο.

Γράψτε τις μετρήσεις σας και επιλέξτε την KINEMAGE 2.

Kin-2. Η κινητική εικόνα 2 απεικονίζει μία άλφα έλικα. Η κύρια αλυσίδα είναι άσπρη, οι υδρόφοβες πλευρικές αλυσίδες πράσινες, οι πολικές γαλάζιες και οι φορτισμένες κόκκινες.

Ασκήσεις:

1. Αναγνωρίστε και σημειώστε τα αμινοξέα της άλφα έλικας και γράψτε την πρωτοταγή δομή της. Εντοπίστε τα άμινο και το καρβόξυ άκρα της. Ποιά αμινοξέα είναι υδρόφοβα, ποιά πολικά και ποιά φορτισμένα;

2. Αναγνωρίστε τους υδρογονικούς δεσμούς που σχηματίζονται μεταξύ του ν και του ν+3 αμινοξέως και μετρήστε το μήκος τους. Μεταξύ ποίων ατόμων σχηματίζονται οι υδρογονικοί δεσμοί στην κύρια αλυσίδα της άλφα έλικας;

Σχολιάστε τις αποστάσεις αυτές σε σύγκριση με το άθροισμα των

ακτίνων Van der Waals των ατόμων αυτών.

3. Μετρήστε το μήκος και το μέσο πλάτος της άλφα έλικας.

Γράψτε τις μετρήσεις σας και επιλέξτε την KINEMAGE 3.

Kin-3. Η κινητική εικόνα 3 απεικονίζει την δομή της θειορεδοξίνης όπου μία β-πτυχωτή επιφάνεια περιβάλλεται από άλφα έλικες. Η β-πτυχωτή επιφάνεια έχει και τμήματα παράλληλα και αντιπαράλληλα.

Ασκήσεις:

1. Εντοπίστε το άμινο και το καρβόξυ τέλος της πρωτείνης. Αναγνωρίστε και σημειώστε τα τμήματα δευτεροταγούς δομής (άλφα έλικες και β-πτυχωτές επιφάνειες) δίνοντας τον αριθμό του αμινοξέως στην αρχή και το τέλος. Προσοχή στην κατεύθυνση.

2. Τι είδους μοτίφ χρησιμοποιείται σε αυτήν την πρωτείνη και σε ποια κατηγορία πρωτεϊνών εντάσσεται;

3. Μετρήστε τις διαστάσεις της πρωτείνης.

Γράψτε τις μετρήσεις σας και επιλέξτε την KINEMAGE 4.

Kin-4. Η κινητική εικόνα 4 απεικονίζει με περισσότερη λεπτομέρεια την β-πτυχωτή επιφάνεια της θειορεδοξίνης με όλα τα άτομα της κύριας αλυσίδας. Τα πεπτιδικά άζωτα και οξυγόνα δίνονται με μπλέ και κόκκινο αντίστοιχα. Επίσης σημειώνονται οι υδρογονικοί δεσμοί μεταξύ των τμημάτων των β-πτυχωτών επιφανειών.

Ασκήσεις:

1. Εντοπίσατε τα παράλληλα και αντιπαράλληλα ζευγάρια β-πτυχωτών τμημάτων (με τους αριθμούς των αμινοξέων των αμινο και καρβόξυ άκρων των).

2. Σχολιάστε τις διαφορές των υδρογονικών δεσμών μεταξύ παράλληλων και αντιπαράλληλων β-πτυχωτών τμημάτων.

3. Μετρήστε το μήκος των υδρογονικών δεσμών και δώστε την μεγίστη και ελαχίστη τιμή των. Τι παρατηρείτε;

4. Μπορείτε να δώσετε μια εξήγηση γιατί τη β-πτυχωτή επιφάνει της θειορεδοξίνης δεν είναι επίπεδη;

Kin-5. Η κινητική εικόνα 4 απεικονίζει με περισσότερη λεπτομέρεια την παράλληλη β-πτυχωτή επιφάνεια της γαλακτικής αφυδρογονάσης με όλες τις πλευρικές αλυσίδες. Επίσης σημειώνονται οι υδρογονικοί δεσμοί μεταξύ των τμημάτων των β-πτυχωτών επιφανειών.

Ασκήσεις:

1. Περιστρέψατε την β-πτυχωτή επιφάνεια και προσδιορίσατε χονδρικά την κλίση μεταξύ του πρώτου και του τελευταίου τμήματος (σε μοίρες). Που οφείλεται αυτή η κλίση;

2. Εντοπίσατε τα παράλληλα ζευγάρια β-πτυχωτών τμημάτων (με τους αριθμούς των αμινοξέων των αμινο και καρβόξυ άκρων των).

3. Εντοπίσατε και καταγράψατε τις πλευρικές αλυσίδες κάθε τμήματος και σχεδιάστε την β-πτυχωτή επιφάνεια γράφοντας τον τύπο του αμινοξέως (με ένα ή τρία γράμματα) στο σχέδιο σας. Σχολιάστε την κατανομή των αμινοξέων.