蛋白质结构与功能

一级结构

在你能就一个蛋白质说出的所有事情里,最基本的莫过于:它含有哪些氨基酸,按什么顺序排列?这份从 N 端读到 C 端的有序清单,就是蛋白质的一级结构。它把蛋白质一个字母一个字母地拼写出来,就像你在脑中浮现出那只动物之前,先写下“C-A-T”。

一级结构不过是由肽键相连的残基的线性序列——还不涉及形状,只关乎顺序。它用单字母代号书写,所以一个片段可能写成 MVLSPADKT 等等。这个序列不是蛋白质自己发明的;它由基因的信使 RNA 上密码子的顺序逐个残基地决定,而后者又来自 DNA。所以一级结构正是遗传信息交接进入蛋白质世界的、直接而实在的那个节点。

为什么这赤裸裸的顺序如此重要?因为正如安芬森原理所言,序列在很大程度上包含了所有更高层级折叠的指令——改变顺序,就可能改变最终的形状与功能。最清楚的例子是镰状细胞病:血红蛋白中单个残基的替换(某一位置上谷氨酸换成缬氨酸)使蛋白质结块,并令红细胞变形。数百个字母中的一个,就可能是健康与疾病之别。

在镰状细胞血红蛋白中,β链 146 个残基里仅有一个被改变——谷氨酸变成了缬氨酸。一级结构中这一个替换,就足以使红细胞变形。

序列中一个字母的改变,可以改变下游的一切。

一级结构只是残基的顺序,并非三维形状——但正是这个顺序最终编码了形状。序列与结构是两个不同却又紧密关联的概念。

又称
amino acid sequence氨基酸序列胺基酸序列一級結構