1976年2月1日

【化學】關於蛋白質結構

【來源】http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1007090501146
【問題】發問者: 小胖 ( 初學者 5 級)
  請問一下 , 蛋白質結構裡的 C-alpha atoms 是指什麼?
  我只知道它是用來算出KAPPA&ALPHA角的原子但是怎樣的原子叫做C-alpha atoms 呢?
  如果能順便解釋一下KAPPA&ALPHA角計算的方法就太讚了
  感激!!!
【我的回答】


蛋白質是由一個一個胺基酸(amino acid,簡稱 a.a.)分子構成的,多個胺基酸反應型成胜肽鍵這是蛋白質一步一步建構出特定結構的基本步驟,你說的 α-碳(寫做 Cα),是以胺基"酸"這個官能基為觀點,接在carbonyl carbon 上的第一個碳,如下:

羧基 -COOH,
      ︴ 
      N-H
      |
-Cγ~Cβ~Cα ← 此為Cα,若再接碳的話就依希臘字母順序
   [    \    ]
   [     C=O ] 框起來的是羧基
   [    /    ]
   [  HO     ] ← 跟下一個a.a.的-NH鍵結形成胜肽鍵

殘基(residue)就是-Cγ~Cβ~Cα,這一些東西

而每個蛋白質都是很多很多的胺基酸構成,形成胜肽鍵(-C-N-),至於 alpha(α) 和 kappa(κ)角的定義分別如下:

alpha(α)角,
 假想的 torsion angle(dihedral angle,二面角),由 (I-1), (I), (I+1), (I+2) 個胺基酸(I可以任意選定,但是範圍不能超過蛋白質所有序列數目)殘基上的的Cα 所定義,範圍在 -180° 到 +180° 之間。
 二面角是由任四個在空間中的點所形成,沒圖沒真相,請見下面網頁:
  (1) 純定義:http://mathworld.wolfram.com/DihedralAngle.html
  (2) 分子中的二面角:http://cnx.org/content/m11621/latest/dihedral.png
  (3) 蛋白質中的二面角:http://www.nmr.chem.uu.nl/~hans/course/angles.gif

如你所見,蛋白質的二面角主要是定義:ω(omega)、ψ(psi)、φ(phi)三種

kappa(κ)角,
 假想的鍵角,由第 (I-2)、(I)、(I+2)個胺基酸殘基(residues)上的Cα 所定義,三個點就有夾角你應該知道,範圍在 0° 到 180° 之間。

另外,好玩在查相關圖片的時候根本就發現上述兩個角有圖可以看:http://3d-blast.life.nctu.edu.tw/kamap.php

不過要小心的是,ω(omega)、ψ(psi)、φ(phi)是實際上有鍵結的原子所定義,α(alpha)和 κ(kappa)角則是空間中虛擬的連線。我這樣說你應該知道怎樣算了。

然而,測量又是另一回事,給你一個中文參考資料是個國內利用核磁共振研究蛋白質的老大寫的:
 http://psroc.phys.ntu.edu.tw/bimonth/v24/403.pdf
由於這些角度的取得不易(主要是利用X光單晶繞射和固態、液態核磁共振的方式得到實驗數據),所以一旦取得之後,大家都想要把數據作成資料庫(SCOP 與 PDB 資料庫),利用統計的方式看看這些角度和實際的蛋白質二級、三級有沒有相關性,這就是 Bioinfomatics 在做的,國內有一篇相關的碩士論文,你可以到國家圖書館全國博碩士論文資訊網查詢取得(http: //etds.ncl.edu.tw/theabs/index.jsp,需要申請帳號但免費):

 PiSA-BLAST:快速蛋白質結構比對與資料庫搜尋工具
 國立交通大學/生物資訊研究所/93/碩士/093NCTU5112004
 研究生:董其樺 指導教授:楊進木 被引用次數:0

最後,台大農化系有一位很有心的教授,做了生物化學課程的網頁,內容豐富,你也可以參考:
 http://juang.bst.ntu.edu.tw/BCbasics/index.htm

參考資料 自己整理的

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