Thursday Feb 03, 2022

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タンパク質は生体内で最も汎用性の高い高分子で、基本的にすべての生体プロセスで重要な機能を担っています。 触媒としての機能、酸素などの他の分子の輸送や貯蔵、機械的支持や免疫保護、運動の生成、神経インパルスの伝達、成長と分化の制御などです。 実際、このテキストの大部分は、タンパク質が何を行い、どのようにこれらの機能を実行するのかを理解することに焦点を当てています。 限られた数の単量体の構成単位から膨大な数の高分子を構築することは、生化学において繰り返し扱われるテーマである。 タンパク質の機能はアミノ酸の直鎖に依存するのか? タンパク質の機能は、その3次元構造に直接依存している(図3.1)。 驚くべきことに、タンパク質は自発的に、タンパク質ポリマー中のアミノ酸の配列によって決定される三次元構造に折り畳まれるのである。 このように、タンパク質は、配列という一次元の世界から、多様な活性を持つ分子という三次元の世界への移行を体現しているのである。 これらの官能基には、アルコール、チオール、チオエーテル、カルボン酸、カルボキサミド、およびさまざまな塩基性基が含まれる。 これらの官能基が様々な配列で組み合わされることにより、タンパク質の幅広い機能を実現している。 例えば、これらの基の化学反応性は、生体システムにおける特定の化学反応を触媒するタンパク質である酵素の機能にとって不可欠です(第8章から第10章を参照)。 これらの集合体内のタンパク質は、相乗的に作用して、個々の構成タンパク質では得られない能力を生み出すことができる(図3.2)。 これらの集合体には、DNAの正確な複製、細胞内のシグナルの伝達、その他多くの重要なプロセスを実行する巨大分子機械が含まれる。

タンパク質には、非常に硬いものもあれば、柔軟性が限られているものもある。 硬いユニットは、細胞骨格(細胞内の足場)または結合組織の構造要素として機能することができます。 柔軟性に乏しいタンパク質は、ヒンジ、バネ、レバーとして機能し、タンパク質の機能、タンパク質同士や他の分子との複雑なユニットへの組み立て、細胞内や細胞間の情報伝達にとって重要である(図3.3)。 インスリンはタンパク質のホルモンで、血糖値を適切なレベルに保つのに重要な働きをする。 (下)インスリンのようなタンパク質は、特定の配列のアミノ酸の鎖(一次構造)が特徴である。 これらの鎖は、よく定義された(詳細)

Figure 3.1

Structure Dictates Function.Figure3.1(1)に示すように、インスリンのようなタンパク質は、特定の配列のアミノ酸の鎖で構成されている(下図)。 DNA複製装置のタンパク質の構成要素が、DNA二重らせんの一部を取り囲んでいる。 このタンパク質の構造により、複製装置が二重らせんから解離することなく、DNAの大きな断片をコピーすることができる(詳細)

図 3.2

複合タンパク質アセンブリ。 昆虫の飛翔組織の断面の電子顕微鏡写真では、2種類のタンパク質フィラメントが六角形に配列している。

Figure 3.3

柔軟性と機能。 鉄を結合したラクトフェリンというタンパク質は、他の分子が鉄を含まない形と鉄を結合した形を区別できるような構造変化を起こします。

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