प्रोटीन संरचना

प्रोटीन पदानुक्रमित रूप से व्यवस्थित होते हैं, अमीनो एसिड अनुक्रम से लेकर बहु-उपइकाई (multi-subunit) संयोजन तक, और यही वास्तुकला प्रत्येक प्रोटीन को उसका विशिष्ट कार्य प्रदान करती है।

Definition

प्रोटीन संरचना एक पॉलीपेप्टाइड के परमाणुओं की स्थानिक व्यवस्था है, जिसे चार स्तरों पर वर्णित किया गया है: प्राथमिक अनुक्रम, द्वितीयक तत्व जैसे अल्फा हेलिक्स और बीटा शीट, एकल श्रृंखला का तृतीयक त्रि-आयामी फोल्ड, और उपइकाइयों का चतुर्धातुक संयोजन।

Scope

यह विषय प्रोटीन संरचना के चार पारंपरिक स्तरों—प्राथमिक (अनुक्रम), द्वितीयक (स्थानीय हाइड्रोजन-बंधित पैटर्न), तृतीयक (एक श्रृंखला का पूर्ण फोल्ड), और चतुर्धातुक (कई श्रृंखलाओं का संयोजन)—के साथ-साथ प्रत्येक स्तर को परिभाषित करने वाले बंधों और अंतःक्रियाओं तथा संरचना निर्धारित करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रायोगिक विधियों को शामिल करता है।

Core questions

• अल्फा हेलिक्स और बीटा शीट को क्या स्थिर करता है?
• प्राथमिक अनुक्रम तृतीयक फोल्ड को निर्दिष्ट करने के लिए कैसे पर्याप्त है?
• तंतुमय और गोलाकार प्रोटीन के बीच क्या अंतर है?
• प्रोटीन संरचनाओं को प्रायोगिक रूप से कैसे निर्धारित किया जाता है?

Key theories

हाइड्रोजन-बंधित द्वितीयक संरचनाएं

पॉलिंग और कोरी ने पेप्टाइड बंध की समतलता और रीढ़ की हड्डी के हाइड्रोजन बंधन की ज्यामिति से अल्फा हेलिक्स और बीटा शीट की भविष्यवाणी की, इससे पहले कि दोनों का अवलोकन किया गया था, जिससे नियमित द्वितीयक संरचना का भौतिक आधार स्थापित हुआ।

Mechanisms

पेप्टाइड बंध समतलीय और आंशिक रूप से द्वि-बंधित होता है, जो रीढ़ की हड्डी के घूर्णन को फाई (phi) और साई (psi) डाइहेड्रल कोणों तक सीमित करता है जिन्हें रामचंद्रन प्लॉट द्वारा मैप किया जाता है। द्वितीयक संरचनाएं तब बनती हैं जब रीढ़ की हड्डी के एमाइड और कार्बोनिल समूह नियमित पैटर्न में हाइड्रोजन-बंध बनाते हैं; तृतीयक संरचना हाइड्रोफोबिक प्रभाव से स्थिर होती है जो अध्रुवीय पार्श्व श्रृंखलाओं को दफन करती है, साथ ही हाइड्रोजन बंध, साल्ट ब्रिज, वैन डेर वाल्स संपर्क और कभी-कभी डाइसल्फाइड बंध भी होते हैं।

Clinical relevance

एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी, एनएमआर और क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा संरचना निर्धारण रसायन विज्ञान और सामग्री विज्ञान में संरचना-आधारित डिजाइन का आधार है; अनुक्रम को फोल्ड से संबंधित करने के लिए कम्प्यूटेशनल संरचना भविष्यवाणी एक प्रमुख उपकरण बन गया है। यह उपचार वर्णनात्मक है, निर्देशात्मक नहीं।

History

अल्फा हेलिक्स और बीटा शीट का प्रस्ताव पॉलिंग और कोरी ने 1951 में दिया था; केंड्रू की 1958 की मायोग्लोबिन संरचना पहला परमाणु-संकल्प प्रोटीन मॉडल था, जिसके तुरंत बाद पेरुट्ज़ का हीमोग्लोबिन आया, जिसने अनुमानित द्वितीयक संरचनाओं की पुष्टि की और संरचनात्मक जीव विज्ञान की शुरुआत की।

Key figures

• Linus Pauling
• Robert Corey
• John Kendrew
• Max Perutz
• G. N. Ramachandran

Seminal works

• pauling1951
• kendrew1958
• nelson2021

Frequently asked questions

अल्फा हेलिक्स और बीटा शीट के बीच क्या अंतर है?

अल्फा हेलिक्स एक ही श्रृंखला है जो रीढ़ की हड्डी के एक ही खंड के भीतर हाइड्रोजन बंधों के साथ कुंडलित होती है, जबकि बीटा शीट विस्तारित स्ट्रैंड्स को एक साथ संरेखित करती है, जो स्ट्रैंड्स के पार हाइड्रोजन-बंधित होती हैं।

पेप्टाइड बंध समतलीय क्यों होता है?

अनुनाद C–N पेप्टाइड बंध को आंशिक द्वि-बंध चरित्र देता है, जो इसके चारों ओर घूर्णन को रोकता है और पेप्टाइड इकाई के छह परमाणुओं को एक तल में रखता है।