Protein - Strukturnivåer

Primärstruktur

Det är proteinets tredimensionella form som avgör ett proteins funktion. Proteinets egenskaper och form avgörs av aminosyrasekvensen. Den ordning som aminosyrorna sitter i brukar kallas primärstrukturen.

Utbyte av en enda aminosyra (mutation) av många hundra kan drastiskt förändra funktionen hos ett protein. Ett exempel på det hittar man i den så kallade Skelleftesjukan, en ärftlig och allvarlig sjukdom, som förekommer främst i trakterna av Skellefteå och Piteå. Sjukdomen orsakas av att aminosyran valin har bytts ut mot metionin i ett protein, transtyretin, som transporterar vissa ämnen i blodbanorna. Sjukdomen leder bland annat till funktionshindrande muskelförsvagning, känselbortfall, svåra tarmbesvär och hjärtsvikt.

Läs mer om skellefteåsjukan på patientföreningen FAMY.

Aminosyrasekvens hos transtyretin, där de etablerade förkorntingarna, med tre bokstäver för aminosyrorna, används. Proteinet är en dimer bestående av två identiska kedjor. Skelleftesjukan orsakas av en mutation av det markerade valinet.

Sekundärstruktur

Peptidkedjan veckar sig på ett bestämt sätt, beroende på vilka aminosyror den består av. Man hittar ett par regelbundna strukturer, som återkommer i större eller mindre grad i olika proteiner. Det är främst en regelbunden spiralstruktur, α-helix, och en veckad form, β-struktur, som återkommer i ett protein. Dessa strukturer knyts samman av oregelbundna partier av peptidkedjan.

En alfa-helix är en högervriden spiral. Den har en stigning på 3,6 aminosyror per varv. Strukturen stabiliseras av vätebindningar mellan karbonylgruppens syre på en aminosyra och vätet på aminogruppen på den aminosyra som ligger fyra enheter bort i sekvensen.

Klicka här för att se en stereobild av en α-helix.

I β-strukturen ligger peptidkedjorna parallella med varandra, men i motsatta riktningar. Man brukar säga att kedjorna är ”antiparallella”. Det kan vara sekvenser som ligger långt från varandra i primär-strukturen, som tillsammans bildar en b-struktur, eller som man också säger, ett ”β-flak”. Även β-strukturen hålls samman av vätebindningar mellan kedjorna. Om β-strukturen består av flera kedjor, ser man ibland att de tillsammans bildar en krökt yta. Den kan liknas vid en tunna.

Tertiärstruktur

Varje protein har en egen unik tredimensionell form som beror av de olika strukturelementen i peptidkedjan. Denna tredimensionella struktur, kallas tertiärstruktur.

Proteinets funktion beror på tertiärstrukturen. Byts en aminosyra mot en annan på en kritisk position i aminosyrasekvensen kan det bli fel i sekundärstrukturen. Det leder i sin tur till fel i tertiärstrukturen som betyder brister i funktion hos proteinet. Exempel på detta är sickle-cell anemi där glutamin bytts ut till valin på ett ställe i hemoglobin.

Sickle Cell Information Center Home Page

Kvartärstruktur

Vissa proteiner består av flera polypeptidkedjor. Det kan vara flera identiska peptidkedjor, eller det kan vara olika kedjor, som tillsammans utgör det aktiva proteinet. När proteinet består av flera polypeptidkedjor brukar man säga att det består av flera subenheter. Hur ett protein sätts samman av olika subenheter kallar man proteinets kvartärstruktur.

Ett exempel på protein med känd kvartärstruktur är hemoglobin. Det består av fyra kedjor, som är parvis lika. I bilden här intill visas hemoglobinets subenheter med olika färg, och vatten med blått.