タンパク質とは

タンパク質 とは

生体成分の割合 細胞内液 30％細胞外液 25％タンパク質 20％脂質 15％糖類 1％無機質 4％水分 60〜70％固形分 30〜40％

タンパク質とは ・20種類のアミノ酸が100個〜3000個くらい　結合してできた高分子化合物（これにセレンを含むセレノシステインと，ピロリシンを加え　　　　合計22種類のアミノ酸とも言われている）・細胞の乾燥重量の60％はタンパク質・ヒトを構成するタンパク質は，数万種類

アミノ酸 アミノ酸は，炭素原子にアミノ基 (-NH2)とカルボキシル基　　 (-COOH)が結合した共通構造を持つアミノ酸は，すべてα-炭素 (カルボキシル基の隣の炭素原子に結合しているので，α -アミノ酸の属する．アミノ基アミノ酸特有側鎖カルボキシル基

光学異性体 L型 D型鏡像が異なる＝立体構造が異なるアミノ酸ラテン語の「右」がdexter 「左」がlaevus アミノ酸はL型, 糖はD型

アミノ酸の種類 必須アミノ酸　（哺乳類１０種類，ヒトは８種類）生命維持に必要な量を体内で合成できないために，食品から取り入れなければならないアミノ酸．動物食品に多く，大豆以外の植物性食品に少ないアルギニン，メチオニン，フェニルアラニン，リジン，ヒスチジン，トリプトファン，イソロイシン，ロイシン，バリン，トレオニン雨降り一色鳩　（アメフリヒトイロバト）非必須アミノ酸必要量を体内で合成できるアミノ酸．グリシン，アラニン，チロシン，セリン，システイン，プロリン，アスパラギン，グルタミン，アスパラギン酸，グルタミン酸，

アミノ酸＊必須アミノ酸（哺乳類） 中性アミノ酸 cystineは膀胱結石から見つかったシステインの脱硫縮合物システイン Cys (C) グリシン Gly (G) glukus甘い(ギ) ＊メチル基とチオ基(硫黄)を含むためメチオニン Met (M) アラニン Ala (A) aldehyde脱水されたアルコール(ラ) プロリン Pro (P) pyrrolidineを縮めたもの＊ valerianという木の根から発見アスパラギン Asn (N) アスパラガスに含バリン Val (V) ＊グルタミン Gln (Q) glut満腹(英) ロイシン Leu (L) leuko白(ギ) ＊酸性アミノ酸イソロイシン Ile (I) ロイシンのイソ型アスパラギンのアミノ基が水酸基で置換したものアスパラギン酸 Asp (D) ＊ trpsisこする(ギ)膵臓をこすると trypsinが得られたトリプトファン Trp (W) グルタミンのアミノ基が水酸基で置換したものグルタミン酸 Glu (E) ＊アラニンにフェニル基が付いたもの Phe (F) フェニルアラニン塩基性アミノ酸＊チロシンアルギニン Arg (R) Tyr (Y) arginoeis明るい(ギ) trosチーズ(ギ) ＊リジン Lys (K) sericus絹(ラ)絹の表面タンパク lysoほどく,分ける(ギ) セリン Ser (S) ＊ヒスチジン His (H) histo体組織(ギ) ＊トレオニン Thr (T) erythro赤(ギ) (＋セレノシステイン，ピロリシンの計22)

タンパク質 の構造

アミノ酸どうしを結ぶ結合様式 Ｎ末端アミノ末端 C末端カルボキシル末端ペプチドアミノ酸２個の結合オリゴペプチドアミノ酸10個以下の結合ポリペプチドアミノ酸10個以上の結合アミノ酸10個以上のポリペプチドで特定の立体構造を持つタンパク質

タンパク質構造の階層性 一次構造タンパク質毎のアミノ酸の配列順序Ｎ末端アミノ酸を１番とし，Ｃ末端を最後にする二次構造タンパク質中の規則的な構造部分をいう．水素結合によるαへリックス構造や βシート構造三次構造ポリペプチド鎖が折りたたまれた構造でタンパク質固有の三次元立体構造四次構造オリゴマータンパク質（２本以上のポリペプチド鎖から成るタンパク質）の全体の立体構造．オリゴマータンパク質の各ポリペプチド鎖をサブユニットという．

DNAの情報に従いタンパク質を作る過程（翻訳）DNAの情報に従いタンパク質を作る過程（翻訳）

アミノ基 Ｎ末端Ｃ末端アミノ酸特有側鎖カルボキシル基タンパク質の一次構造・タンパク質毎のアミノ酸の配列順序・Ｎ末端アミノ酸を１番とし，　Ｃ末端を最後にする・生合成の順番と同じ

Ｎ末端 Ｃ末端タンパク質の一次構造 Thr Gly Gly Phe Met ３文字表示 Y G G F M １文字表示 N末端→C末端方向に記す

等電点電気泳動 酸性塩基性大分子量電気泳動小ペプチドの特徴ペプチド結合には解離性プロトンは存在しないので、N末端、C末端および特定アミノ酸の側鎖のみに電荷が存在する正電荷を帯びたタンパクは，陽性イオン(カチオン)と同様に陰極へ移動する負電荷を帯びたタンパクは，陰性イオン(アニオン)と同様に陽極へ移動するタンパク質は，正味の電荷が０となる等電点(pI)で移動せずに沈澱する(等電点沈澱) genome + protein → proteome

シート タンパク質の二次構造主鎖のカルボニルCO基と４残基後方のNH基が水素結合して形成される・タンパク質中の水素結合による規則的な構造部分・ペプチド鎖が右巻きらせん状となるαへリックス構造・ペプチド鎖が2本，あるいは数本横並びに伸びたβ（プリーツ）シート構造を持つ・折りたたみ構造 2 1 4 3 水素結合アミノ酸側鎖の寄与は少ない水素結合

タンパク質の二次構造： α ヘリックス構造 ・3.6残基で1ピッチの　右巻きらせん7残基で　重なる・4残基離れたOとNの間に水素結合（安定化に寄与）・側鎖は外側を向く・プロリン残基などの幾何学的秩序を壊す残基は，ヘリックス　構造を壊すために　存在しない 1 2 3 4 5 6 7

アミノ酸特有の側鎖の性質の違いは、 ペプチド鎖間のαヘリックス構造の相互作用を可能とする

タンパク質の二次構造：βシート 水素結合隣あった二本以上のポリペプチド鎖が必要ポリペプチド鎖のカルボニルCO基と，NH基間の水素結合により構造が安定化する平行、逆平行などのパターンがある平行逆平行

超二次構造（モチーフ） αヘリックスやβシートが含まれる特定の折りたたみ（folding）パターンが存在し，多くはタンパク質のDNA結合モチーフとして働く 1. ジンクフィンガ− (Zn-finger)2. ヘリックス-ターン-ヘリックス (helix-turn helix) 3. ロイシンジッパー (leusine zipper) 4. ヘリックス-ループ-ヘリックス 5. コイルドコイル (coiled coil) 6. ランダムコイル (random coil) 特定の構造をとらない

DNA結合に関わる超二次構造（モチーフ構造） Zn(ジンク)フィンガーヘリックス-ターン-ヘリックス亜鉛をキレートするアミノ酸残基を持つ転写因子TFIIIA，Sp1，核内受容体群原核生物の転写制御因子

DNA結合に関わる超二次構造（モチーフ構造） ロイシンジッパーヘリックス-ループ-ヘリックスコイルドコイル構造２本のヘリックスがよじれ合うコイルドコイル構造をとり，Ｎ末に DNA結合に必要な塩基性領域を持つ２量体となりDNAと結合するが，これを介して他のタンパク質と結合する

疎水性アミノ酸の関わる超二次構造 長いα ヘリックス部分が平行して，２分子間で互いにねじれ合い２重らせん構造をとること．ケラチンやフィブリノーゲンに見られるコイルドコイル構造 (coiled coil)

タンパク質の三次構造（コンフォメーション）タンパク質の三次構造（コンフォメーション）ポリペプチド鎖が折りたたまれた構造でタンパク質固有の立体構造タンパク質構造名:アクチンサイズ[Å]:長軸82，中軸44，短軸28 機能:筋肉タンパク質アミノ酸残基数: 633 分子量[Da] : 71853.5 β シート構造 α へリックス構造や β シート構造は，タンパク質の DNA結合領域であるタンパク質構造百科辞典 eProtS より α へリックス構造 http://eprots.protein.osaka-u.ac.jp/eProtS/Top.jsp

ジスルフィド結合 （共有結合）相互作用イオン結合タンパク質の立体構造形成に関与するアミノ酸側鎖の相互作用一次構造上で離れた位置にあるアミノ酸残基間の相互作用も三次構造の形成に関わる

タンパク質の三次構造の特徴 １）疎水性アミノ酸は，主に分子の内側に存在する２）親水性アミノ酸は，主に分子の外側に存在する３）タンパク質が変性すると，疎水性のアミノ酸が　　表面に露出し、不溶性となり沈澱しやすくなる

タンパク質の四次構造 ・２本以上のポリペプチド鎖から成るオリゴマータンパク質（サブユニット）が会合して　できるタンパクの高次構造・サブユニット間は非共有結合をする・タンパク質の高次構造がタンパク質分子の機能を司るタンパク質構造名:ヘモグロビンサイズ[Å]:長軸98，中軸46，短軸39，機能:酸素運搬アミノ酸残基数: 574 分子量[Da] : 64534.0 サブユニット数：４ http://eprots.protein.osaka-u.ac.jp/eProtS/Top.jsp

四次構造はタンパクに機能的な違いを可能とする四次構造はタンパクに機能的な違いを可能とするミオグロビン（モノマー）ヘモグロビン（テトラマー）

四次構造はタンパクに機能的な違いを可能とする四次構造はタンパクに機能的な違いを可能とするヘモグロビンとミオグロビンの酸素結合能ヘモグロビン（テトラマー）　アロステリック効果を示すミオグロビン（モノマー）アロステリック効果を示さない allosteric effect allos「異なる」steric「空間」（ギ）基質とは異なる結合部位にエフェクターが結合することで，酵素の反応速度が変化する現象

タンパク質の性質（変性と再生） 変性タンパクは熱や尿素などの変性因子によりペプチド結合の加水分解が起こらなくてもポリペプチド鎖の折りたたみ (folding)が壊れて変性する再生変性因子を取り除くと多くの場合，変性タンパクは元のタンパクに戻る。この過程を再生と呼ぶ

タンパク質の翻訳後修飾 タンパクの構造と機能は，遺伝子だけでは決まらないタンパクの構造と機能に多様性を与える酵素的に起こるものは機能に関係するリン酸化、糖付加、メチル化、ヒドロキシ化、アセチル化、ADPリボシル化など。

糖鎖によるさまざまな機能制御

プロインシュリン B 鎖 (32アミノ酸) 合成されたのち修飾（プロセス）されるタンパクがあるインスリンジスルフィド結合でつながったA鎖とB鎖に血糖を低下させる活性がある C鎖はERで切断される

翻訳後修飾されるアミノ酸（３重らせん構造)翻訳後修飾されるアミノ酸（３重らせん構造)

アミノ酸配列の決定法（１） DNA塩基配列から推定するアミノ酸配列には，ポリペプチド鎖生合成後の側鎖修飾の情報がない．システイン残基間のジスルフィド結合 (S-S結合)や糖タンパク質の結合位置やメチル化などは読み取ることができない．タンパク質アミノ酸組成分析塩酸＋減圧加熱ペプチド結合の加水分解アミノ酸イオン交換クロマトグラフィー自動アミノ酸分析計アミノ酸組成の決定

アミノ酸配列の決定法（２） エドマン分解法による自動アミノ酸配列決定装置によるタンパク質の一次構造（アミノ酸配列）の決定アミノ酸配列分析タンパク質フェニルイソチアネートＮ末端から１アミノ酸切り取り 3-フェニル-チオヒダントイン (PTH) クロマトグラフィーアミノ酸誘導体の同定 40〜50アミノ酸残基配列の決定

タンパク質の高次構造の決定法 X線解析像 X線結晶構造解析核磁気共鳴 (NMR)法数オングストローム (10-10 m) の精度

タンパク質 の分類

機能によるタンパク質の分類 酵素調節タンパク質生体内で起こる反応の触媒として働く DNAの転写を調節するペプシン　タンパク質の加水分解酵素転写因子　 Αアミラーゼ　でんぷんの加水分解酵素ポリペプチドホルモン構造タンパク質受容体タンパク質生体の構造や形態を保持する役割特定のタンパク質を認識して細胞にシグナルを伝達するコラーゲン　支持組織の主成分エラスチン　支持組織の主成分ホルモン受容体　ケラチン　爪・毛の主成分神経伝達物質受容体サイトカイン受容体収縮性タンパク質輸送タンパク質筋肉の収縮を引き起こす主体物質の運搬に係わるアクチン　ミオシン　ヘモグロビン　トランスフェリン防御タンパク質滋養タンパク質免疫反応に係わる栄養源免疫グロブリン　抗体カゼイン　インターフェロン　卵白アルブミン

組成によるタンパク質の分類 糖タンパク質フラビンタンパク質糖がセリン残基，スレオニン残基，アスパラギン残基に共有結合したものリボフラビン（ビタミンB2)の補酵素型のFADやFMNがタンパクと結合したものコハク酸脱水素酵素　リポタンパク質脂質がタンパク質に共有結合したもの核タンパク質 LDL　低比重リポタンパク質 HDL　高比重リポタンパク質核酸とタンパク質の非共有結合ヌクレオヒストン　金属タンパク質金属がタンパク質と結合しているものリンタンパク質フェリチン，トランスフェリン（鉄）　 αアミラーゼ（金属酵素）（カルシウム）　リン酸がエステルの形でタンパク質と結合したものアルコール脱水素酵素（亜鉛）　ヘムタンパク質ホスビチン　ヘムを含むタンパク質ヘモグロビン，ミオグロビンシトクローム，カタラーゼ

糖タンパク質 N-グリコシド結合糖鎖 O-グリコシド結合糖鎖糖がアスパラギンと結合したもの糖がセリン，スレオニンと結合したものタンパク質の分別輸送のマーカー細胞間の認識マーカー細胞成長因子様活性を持つプロテインキナーゼを活性化するタンパク質の安定化

タンパク質とは