Question

试述生物膜膜内在蛋白三维结构的解析的重要性与困难。

Answer 1

【答案】：跨膜蛋白结构域两端的精氨酸、赖氨酸等携带正电荷，与带负电荷的磷脂分子极性头形成离子键，或带负电荷的氨基酸残基通过Ca²⁺、Mg²⁺等阳离子与带负电荷的磷酸极性头部相互作用。跨膜结构域含有20个左右的疏水氨基酸残基，形成α-螺旋，其外部疏水侧链与脂质双层分子脂肪酸链相互作用。某些α-螺旋既具有极性侧链，又具有非极性侧链，α-螺旋的外侧是非极性链，内侧是极性链，形成特异极性分子的跨膜通道。还有些跨膜蛋白，如大肠杆菌外膜上的孔蛋白，其跨膜结构域常常仅有10～12个氨基酸残基，形成β-折叠片结构。反向平行的β-折叠片相互作用形成非特异的跨膜通道，可允许相对分子质量小于1×10⁴的小分子自由通过。
重要性：由于膜内在蛋白占整个膜蛋的70%～80%，且它们的功能几乎含概了细胞生存的各个方面。如物质运输，信号转导，代谢催化，所以其结构的解析对于深入了解其作用机制，进而了解生命奥秘有十分重要的意义。
困难：内在膜蛋白与膜结合较紧密，只有用去垢剂使膜崩解后才可以分离出来，但它会破坏蛋白质内部的非共价结构，甚至改变其亲水部分构象。因此其三维结构的解析较困难。另外其含量少也是一方面原因，不过这一困难可通过基因工程来克服，但是对于基因序列不明，亚基较多的复合物来说仍无明显效果。