蛋白質結構與功能

四級結構

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有些蛋白質獨自工作,作為一條單獨折疊的鏈。但許多蛋白質是團隊:兩條、四條或更多各自折疊的鏈聚到一起、相互扣合成一台更大的機器。這種把多條鏈裝配成可工作複合體的安排,就是蛋白質的四級結構——蛋白質架構的第四、也是最高的層級。

裝配體中每一條單獨折疊的鏈稱為一個亞基。各亞基並非靠肽鍵,而是靠維繫單鏈折疊的那同一類弱力結合在一起:彼此互補的形狀相互按壓、疏水斑塊相互匹配、界面間的氫鍵與鹽橋。各亞基可以是完全相同的拷貝(同源裝配,比如四條相同的鏈),也可以各不相同(異源裝配)。四級結構只對多鏈蛋白質存在;由單鏈構成的蛋白質止步於三級結構。

為什麼要費事把幾條鏈裝到一起?團隊協作買來了單條鏈無法擁有的能力。經典例子是血紅蛋白,四個亞基彼此「交談」,於是抓住一個氧分子會讓其餘亞基更急切地抓住各自的氧——這是任何孤立的鏈都無法表現的協同行為。裝配體還讓細胞得以用小的、可複用的零件搭出大結構,靠替換一個壞亞基來修復它們,並通過改變各部件如何契合來開關一台機器。所以四級結構絕非可有可無的附筆;它往往正是生物學中某些最精巧行為的所在。

血紅蛋白是四個亞基——兩條α鏈和兩條β鏈——扣合在一起。抗體是四條鏈(兩條重鏈、兩條輕鏈)排成一個 Y 形。兩者都無法以單條鏈來完成各自的工作。

多條折疊的鏈裝配成一個複合體——並能做到任何單條鏈都做不到的事。

四級結構只適用於由不止一條鏈構成的蛋白質;各亞基靠非共價接觸(有時再加鏈間雙硫鍵)結合,而絕非靠肽鍵。

又稱
subunit assembly四级结构四級結構