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卷曲螺旋

一月 27, 2023

卷曲螺旋（英語：coiled coil）是一种蛋白质超二级结构，由2－7[1]个α螺旋（最常见的是2或4个）互相缠绕形成麻花状结构。许多具有重要生物学功能（如基因表达调控中的转录因子）蛋白质含有卷曲螺旋。

原肌球蛋白所形成的卷曲螺旋。
一个典型的由两个反平行α螺旋所组成的卷曲螺旋。来自GCN4蛋白中的亮氨酸拉链。PDB 1ZIK

许多含有卷曲螺旋结构的蛋白质具有重要的生物学功能，例如基因表达的调控中的转录因子。含有卷曲螺旋结构最知名的蛋白质有原癌蛋白（oncoprotein）c-fos和jun，以及原肌球蛋白（tropomyosin，一种肌肉蛋白）。

历史

在萊納斯·鮑林和他的同事于1951年提出α螺旋结构[2]后不久，弗朗西斯·克里克就于1952年提出了α-角蛋白中可能存在由α螺旋互相缠绕而形成卷曲螺旋。[3]

结构

 
卷曲螺旋中七肽重复区的示意图

形成卷曲螺旋的蛋白质序列中通常具有序列重复现象，每个重复序列区含有七个氨基酸，被称为七肽重复区（heptad repeat）。卷曲螺旋中螺旋之间相互作用的表面常含有疏水氨基酸，如亮氨酸，而由亮氨酸在相互作用表面的排列就形成了“亮氨酸拉链”（亮氨酸如同拉链一般相互作用）。在细胞质这样一个水环境中，两个螺旋排列在一起最好的方式就是将它们的疏水氨基酸相对，而亲水氨基酸则朝外；这样就使得疏水表面不会暴露于水环境中。这种对疏水表面的包埋为两个螺旋的二聚化提供了热力学驱动力。

形成卷曲螺旋的α螺旋之间的关系可以是平行的或反平行的，并且这些α螺旋通常采用“左手”型超螺旋。少量“右手”型卷曲螺旋也存在于自然界中，或者通过蛋白质工程设计而达成。[4]

生物学功能

 
gp41六聚体能够启动HIV进入宿主细胞。

HIV感染

艾滋病毒（HIV）侵入人体细胞中关键的一个步骤是由反平行卷曲螺旋构成的gp41三聚体的暴露。gp41三聚体一般是被另一个病毒表面糖蛋白gp120所覆盖，以保护gp41免受抗体识别。当病毒结合到靶细胞上时，gp120发生结构变化，将gp41三聚体暴露出来使得gp41的疏水N端尾部插入靶细胞的细胞膜。gp41上的三个α螺旋折叠到gp41的卷曲螺旋三聚体上形成六聚体，并将病毒外膜与靶细胞的细胞膜拉到足够近而发生膜融合。然后，病毒就可以进入细胞，开始自身复制。

二聚化标签

由于卷曲螺旋的特异性作用并且常常形成二聚体，因此卷曲螺旋被用作二聚化的标签应用于需要二聚化的蛋白质。

参考文献

  1. ^ （英文）Liu, J; Zheng Q, Deng Y, Cheng CS, Kallenbach NR, and Lu M. A seven-helix coiled coil. P.N.A:S. 2006, 103: 15457–62–15462. 
  2. ^ （英文）Pauling, Linus; Corey, Robert B.; Branson, H. R. The Structure of Proteins: Two Hydrogen-Bonded Helical Configurations of the Polypeptide Chain (PDF). PNAS. 1951, 37 (4): 205–211. PMID 14816373. （原始内容 (PDF)于2012-06-14）. 
  3. ^ （英文）Crick, F. H. C. Is α-Keratin a Coiled Coil?. Nature. 1952, 170 (4334): 882–883. doi:10.1038/170882b0. 
  4. ^ （英文）Harbury, PB; Plecs JJ, Tidor B, Alber T and Kim PS. High-Resolution Protein Design with Backbone Freedom. Science. 1998, 282: 1462–1467. PMID 9822371. doi:10.1126/science.282.5393.1462. 
  • （英文） Crick FHC. (1953) "The Packing of α-Helices: Simple Coiled-Coils", Acta Cryst., 6, 689-697.
  • （英文） Nishikawa K. and Scheraga HA. (1976) "Geometrical Criteria for Formation of Coiled-Coil Structures of Polypeptide Chains", Macromolecules, 9, 395-407.
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  • （英文） Gonzalez L, Plecs JJ and Alber T. (1996) "An engineered allosteric switch in leucine-zipper oligomerization", Nature Structural Biology, 3, 510-515.
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  • （英文） Yu YB. (2002) "Coiled-coils: stability, specificity, and drug delivery potential", Adv. Drug Deliv. Rev., 54, 1113-1129.
  • （英文） Burkhard P, Ivaninskii S and Lustig A. (2002) "Improving Coiled-coil Stability by Optimizing Ionic Interactions", Journal of Molecular Biology, 318, 901-910.
  • （英文） Gillingham AK and Munro S. (2003) "Long coiled-coil proteins and membrane traffic.", Biochim. Biophys. Acta, 1641, 71-85.
  • （英文） Mason JM and Arndt KM, (2004) "Coiled coil domains: stability, specificity, and biological implications", Chembiochem, 5, 170-6.

外部链接

可用于预测蛋白质序列中的卷曲螺旋的服务器网址：

一月 27, 2023
卷曲螺旋, 英語, coiled, coil, 是一种蛋白质超二级结构, 由2, 个α螺旋, 最常见的是2或4个, 互相缠绕形成麻花状结构, 许多具有重要生物学功能, 如基因表达调控中的转录因子, 蛋白质含有, 原肌球蛋白所形成的, 一个典型的由两个反平行α螺旋所组成的, 来自gcn4蛋白中的亮氨酸拉链, 1zik, 许多含有结构的蛋白质具有重要的生物学功能, 例如基因表达的调控中的转录因子, 含有结构最知名的蛋白质有原癌蛋白, oncoprotein, fos和jun, 以及原肌球蛋白, tropomyosin,. 卷曲螺旋 英語 coiled coil 是一种蛋白质超二级结构 由2 7 1 个a螺旋 最常见的是2或4个 互相缠绕形成麻花状结构 许多具有重要生物学功能 如基因表达调控中的转录因子 蛋白质含有卷曲螺旋 原肌球蛋白所形成的卷曲螺旋 一个典型的由两个反平行a螺旋所组成的卷曲螺旋 来自GCN4蛋白中的亮氨酸拉链 PDB 1ZIK 许多含有卷曲螺旋结构的蛋白质具有重要的生物学功能 例如基因表达的调控中的转录因子 含有卷曲螺旋结构最知名的蛋白质有原癌蛋白 oncoprotein c fos和jun 以及原肌球蛋白 tropomyosin 一种肌肉蛋白 目录 1 历史 2 结构 3 生物学功能 3 1 HIV感染 3 2 二聚化标签 4 参考文献 5 外部链接历史 编辑在萊納斯 鮑林和他的同事于1951年提出a螺旋结构 2 后不久 弗朗西斯 克里克就于1952年提出了a 角蛋白中可能存在由a螺旋互相缠绕而形成卷曲螺旋 3 结构 编辑 卷曲螺旋中七肽重复区的示意图 形成卷曲螺旋的蛋白质序列中通常具有序列重复现象 每个重复序列区含有七个氨基酸 被称为七肽重复区 heptad repeat 卷曲螺旋中螺旋之间相互作用的表面常含有疏水氨基酸 如亮氨酸 而由亮氨酸在相互作用表面的排列就形成了 亮氨酸拉链 亮氨酸如同拉链一般相互作用 在细胞质这样一个水环境中 两个螺旋排列在一起最好的方式就是将它们的疏水氨基酸相对 而亲水氨基酸则朝外 这样就使得疏水表面不会暴露于水环境中 这种对疏水表面的包埋为两个螺旋的二聚化提供了热力学驱动力 形成卷曲螺旋的a螺旋之间的关系可以是平行的或反平行的 并且这些a螺旋通常采用 左手 型超螺旋 少量 右手 型卷曲螺旋也存在于自然界中 或者通过蛋白质工程设计而达成 4 生物学功能 编辑 gp41六聚体能够启动HIV进入宿主细胞 HIV感染 编辑 艾滋病毒 HIV 侵入人体细胞中关键的一个步骤是由反平行卷曲螺旋构成的gp41三聚体的暴露 gp41三聚体一般是被另一个病毒表面糖蛋白gp120所覆盖 以保护gp41免受抗体识别 当病毒结合到靶细胞上时 gp120发生结构变化 将gp41三聚体暴露出来使得gp41的疏水N端尾部插入靶细胞的细胞膜 gp41上的三个a螺旋折叠到gp41的卷曲螺旋三聚体上形成六聚体 并将病毒外膜与靶细胞的细胞膜拉到足够近而发生膜融合 然后 病毒就可以进入细胞 开始自身复制 二聚化标签 编辑 由于卷曲螺旋的特异性作用并且常常形成二聚体 因此卷曲螺旋被用作二聚化的标签应用于需要二聚化的蛋白质 参考文献 编辑 英文 Liu J Zheng Q Deng Y Cheng CS Kallenbach NR and Lu M A seven helix coiled coil P N A S 2006 103 15457 62 15462 引文使用过时参数coauthors 帮助 英文 Pauling Linus Corey Robert B Branson H R The Structure of Proteins Two Hydrogen Bonded Helical Configurations of the Polypeptide Chain PDF PNAS 1951 37 4 205 211 PMID 14816373 原始内容存档 PDF 于2012 06 14 引文使用过时参数coauthors 帮助 英文 Crick F H C Is a Keratin a Coiled Coil Nature 1952 170 4334 882 883 doi 10 1038 170882b0 英文 Harbury PB Plecs JJ Tidor B Alber T and Kim PS High Resolution Protein Design with Backbone Freedom Science 1998 282 1462 1467 PMID 9822371 doi 10 1126 science 282 5393 1462 引文使用过时参数coauthors 帮助 英文 Crick FHC 1953 The Packing of a Helices Simple Coiled Coils Acta Cryst 6 689 697 英文 Nishikawa K and Scheraga HA 1976 Geometrical Criteria for Formation of Coiled Coil Structures of Polypeptide Chains Macromolecules 9 395 407 英文 Harbury PB Zhang T Kim PS and Alber T 1993 A Switch Between Two Three and Four Stranded Coiled Coils in GCN4 Leucine Zipper Mutants Science 262 1401 1407 英文 Gonzalez L Plecs JJ and Alber T 1996 An engineered allosteric switch in leucine zipper oligomerization Nature Structural Biology 3 510 515 英文 Harbury PB Plecs JJ Tidor B Alber T and Kim PS 1998 High Resolution Protein Design with Backbone Freedom Science 282 1462 1467 英文 Yu YB 2002 Coiled coils stability specificity and drug delivery potential Adv Drug Deliv Rev 54 1113 1129 英文 Burkhard P Ivaninskii S and Lustig A 2002 Improving Coiled coil Stability by Optimizing Ionic Interactions Journal of Molecular Biology 318 901 910 英文 Gillingham AK and Munro S 2003 Long coiled coil proteins and membrane traffic Biochim Biophys Acta 1641 71 85 英文 Mason JM and Arndt KM 2004 Coiled coil domains stability specificity and biological implications Chembiochem 5 170 6 外部链接 编辑可用于预测蛋白质序列中的卷曲螺旋的服务器网址 STRAP 页面存档备份 存于互联网档案馆 NCOILS Paircoil2 页面存档备份 存于互联网档案馆 Paircoil 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 卷曲螺旋 amp oldid 67204223, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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