Chemia białek i kwasów nukleinowych

CHEMIA BIAŁEK I KWASÓW NUKLEINOWYCH-WYKŁAD
PROWADZĄCY: dr inż. Rafał Piątek
Treści programowe**:
1. Własności fizykochemiczne aminokwasów: charakterystyka reszt bocznych, chiralność
aminokwasów, dlaczego białka zbudowane są z α-aminokwasów. Ugrupowanie peptydowe –
struktura elektronowa, definicja kątów torsyjnych φ, ψ oraz ω. Dopuszczalne wartości kątów
torsyjnych φ oraz ψ w łańcuchu polipeptydowym - wykres Ramachandrana.
2. Struktury drugorzędowe białek jako efekt optymalizacji oddziaływań bliskiego zasięgu: wiązania
wodorowe, oddziaływania VdW, oddziaływania hydrofobowe. Systematyka struktur II-rzędowych:
α-helisa prawoskrętna, α-helisa typu 310, α-helisa typu π, β-kartka równoległa, β-kartka
antyrównoległa, β-kartka typu mieszanego, struktury pętlowe. Moment dipolowy α-helisy,
wewnętrzny skręt struktur typu β-kartka.
3. Oddziaływania pomiędzy strukturami II-rzędowymi w białkach jako efekt optymalizacji powierzchni
kontakty. Oddziaływania α-helisa/α-helisa – dopasowanie typu „knobs in the holes” oraz „ridges in
the grooves”, β-kartka/ β-kartka, β-kartka/ α-helisa.
4. Metody reprezentowania struktur II-rzędowych w strukturach białkowych na przykładzie programu
VMD. Racjonalne projektowanie prezentacji białkowych. Schemat topologiczny jako metoda
obrazowania struktury III-rzędowej białek.
5. Motywy – czyli struktury super II-rzędowe stanowiące powtarzające się jednostki strukturalne
białek. Domena białkowa podstawowa jednostka funkcjonalna i stabilna jednostka strukturalna
białek.
6. Struktura III-rzędowa białek - domeny/białka zbudowane wyłącznie z α-helis. Domeny typu „coildecoils” np. czynnik transkrypcyjny GCN4, fibrynogen; domeny typu kłębek czterech α-helis (ang.
four-helix bundle) np. cytochrom b562, białko Rop. Inne struktury α-helikalne: hemoglobina –
strukturalne podstawy anemii sierpowatej, bakteryjna muramidaza.
7. Struktura III-rzędowa białek - dmeny/białka zbudowane z α-helis oraz β-kartek. Struktura typu
równoległej α/β-beczki opartej na motywie TIM np. izomeraza triozofosforanowa, mutaza
metylomalonylo-koenzymu A, kinaza pirogronianowa. Struktury typu skręconej otwartej α/β-kartki
– metoda wyznaczania centrum aktywnego enzymu na podstawie identyfikacji motywu Rossmana
np. liczne enzymu szlaku glikolizy. Struktury typu α/β- siodła np. inhibitor rybonukleazy.
8. Struktura III-rzędowa białek – domeny zbudowane wyłącznie z struktur typu β. Domeny/białka
typu antyrównoległej β-beczki np. białko wiążące retinol RBP, SOD. Domeny/białka zawierające
motyw klucza greckiego oraz motyw „jelly roll”. Białka neuramidazy oraz hemaglutyniny wirusa
grypy jako przykład struktur zawierających motywy antyrównoległej β-kartki oraz „jelly roll”.
Podstawy strukturalne zmienności receptorowej hemaglutyniny wirusa grypy – fenomen szczepów
pandemicznych.
9. Termodynamiczne podstawy stabilności białek. Efekt hydrofobowy w białkach jako potencjalna siła
napędowa procesu fałdowania białek. Specyficzne własności termodynamiczne białek: ΔH, ΔS oraz
ΔCp. Podstawy termostabilności białek. Fenomen denaturacji białek w niskich temperaturach.
Charakterystyka termodynamiczna białek przy pomocy mikrokalorymetrii różnicowej DSC –
bezpośredni pomiar Cp. Analiza van’t Hoffa jako kryterium odwracalności procesu denaturacji
białka.
10. Kwasy nukleinowe – budowa i funkcja.
11. Rybozymy – budowa, mechanizm działania, zastosowanie.
12. Chemiczna synteza peptydów i kwasów nukleinowych.
Wykaz literatury podstawowej i uzupełniającej:
A.Fersht, Structure and Mechanism in protein science, Freeman 2000.
A.Cooper, Biophysical Chemistry, RSC 2004.
C.Branden & J.Tooze, Introduction to protein structure, Garland 1999.
Warunki zaliczenia przedmiotu:
Zaliczenie w postaci egzaminu ustnego zgodnie z planem sesji egzaminacyjnej.