Kiến thức

Protein – Wikipedia tiếng Việt

Đây là một bài viết cơ bản. Nhấn vào đây để biết thêm thông tin.

Protein

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới điều hướng

Bước tới tìm kiếm

Minh họa cấu trúc 3D của protein

myoglobin

cho thấy cấu trúc bậc 2 của xoắn alpha (màu ngọc lam). Đây là protein đầu tiên được phân giải cấu trúc bằng kỹ thuật

tinh thể học tia X

. Về phía bên phải tâm giữa các sợi xoắn có một nhóm ngoại (prosthetic group) gọi là

nhóm hem

(màu xám) liên kết với một phân tử oxy (đỏ).

Protein (phát âm tiếng Anh:

/ˈprˌtn/

, phát âm tiếng Việt: prô-tê-in, còn gọi là chất đạm) là

phân tử sinh học

, hay

đại phân tử

, gồm nhiều

amino acid

liên kết lại với nhau. Protein thực hiện rất nhiều chức năng bên trong

tế bào

, bao gồm các

phản ứng trao đổi chất có xúc tác

,

sao chép DNA

,

đáp ứng lại kích thích

, và vận chuyển phân tử từ một vị trí đến vị trí khác. Các protein khác nhau chủ yếu ở trình tự của các amino acid cấu thành (trình tự này lại được quy định bởi trình tự

nucleotide

của các

gene

quy định tương ứng) và ở kết quả của giai đoạn

cuộn gập protein

(protein folding) thành những

cấu trúc 3 chiều

xác định lên chức năng của nó.

Một mạch thẳng các nhóm amino acid liên kết với nhau gọi là chuỗi

polypeptide

. Protein chứa ít nhất một chuỗi dài polypeptide. Các chuỗi polypeptide ngắn, chứa ít hơn 20-30 nhóm amin, hiếm khi được coi như là protein và thường được gọi là

peptide

, hoặc thỉnh thoảng là

oligopeptide

. Từng nhóm amino acid được liên kết với nhau bởi

liên kết peptide

. Trình tự của amino acid trong một protein được xác định bằng

trình tự

của một

gene

theo

bảng mã di truyền

. Trong tự nhiên, nhìn chung là có 20 amino acid tham gia tạo nên protein; tuy nhiên, ở một số sinh vật nhất định, mã di truyền của chúng có thể bao gồm

selenocysteine

và trong một số

Cổ khuẩn

pyrrolysine

. Ngay sau khi tổng hợp hoặc thậm chí trong quá trình tổng hợp, các nhóm amin trong một protein thường bị thay đổi tính chất hóa học bởi quá trình

sửa đổi sau dịch mã

(post-translational modification), làm biến đổi tính chất hóa học và vật lý, sự gập xoắn, tính ổn định, hoạt tính và cuối cùng là chức năng của protein. Một số protein còn có nhóm phi-peptide gắn thêm vào, gọi là nhóm ngoại lai (prosthetic group) hay

đồng yếu tố

(cofactor). Protein cũng làm việc với nhau để có được một chức năng chuyên biệt, và chúng thường phối hợp để tạo thành dạng

phức hệ protein

ổn định.

Sau khi được sinh ra, các protein chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian nhất định trước khi bị

phân giải

và được tái sinh bởi bộ máy của tế bào thông qua quá trình

quay vòng protein

(protein turnover). Vòng đời của một protein được đo bằng

chu kỳ bán rã

và nằm trong một khoảng giá trị rất lớn. Thời gian tồn tại của protein có thể có giá trị từ vài phút cho đến hàng năm với thời gian sống trung bình khoảng 1–2 ngày trong tế bào

động vật

. Các protein không bình thường hoặc gập xoắn bị lỗi thường được phân giải nhanh hơn, có thể là do chúng bị đánh dấu để phá hủy hoặc trở nên không ổn định.

Giống như những đại phân tử sinh học khác như

polysaccharide

nucleic acid

, protein là thành phần thiết yếu của cơ thể sinh vật và tham gia vào mọi quá trình bên trong

tế bào

. Nhiều protein là những

enzyme

làm chất

xúc tác

cho các phản ứng hóa sinh và cần thiết cho

trao đổi chất

. Protein cũng có chức năng làm cấu trúc hoặc vận động, như

actin

myosin

ở cơ và protein trong

bộ xương tế bào

, tạo nên hệ thống các khung đỡ giúp duy trì hình dáng nhất định của tế bào. Các protein khác tham gia vào

tín hiệu tế bào

,

đáp ứng miễn dịch

,

kết dính tế bào

, và

chu kỳ tế bào

. Ở động vật, protein cần thiết phải có trong bữa ăn để cung cấp các

amino acid thiết yếu

mà không thể

tổng hợp

. Quá trình

tiêu hóa

“bẻ gãy” các protein để sử dụng trong trao đổi chất.

Protein có thể được

tinh sạch

từ các thành phần khác nhau của tế bào sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau như kỹ thuật siêu ly tâm (ultracentrifugation),

kết tủa

,

điện di

, và

sắc ký

; sự phát triển của

kỹ thuật di truyền

đã đem lại một số phương pháp để tinh sạch protein. Các phương pháp thường gặp để nghiên cứu cấu trúc và chức năng của protein bao gồm kỹ thuật

hóa mô miễn dịch

(immunohistochemistry), gây đột biến định hướng điểm (site-directed mutagenesis),

tinh thể học tia X

,

cộng hưởng từ hạt nhân

khối phổ kế

.

Các giá trị mẫu

sinh lý học

BMP

/

ĐIỆN GIẢI

:

Na+

= 140

Cl

= 100

BUN

= 20

/

Glu

= 150

K+

= 4

CO2

= 22

PCr

= 1.0

KHÍ MÁU ĐỘNG MẠCH

:

HCO3

= 24

p

a

CO2

= 40

p

a

O2

= 95

pH

= 7.40

THÔNG KHÍ PHẾ NANG

:

p

A

CO2

= 36

p

A

O2

= 105

A-a g

= 10

KHÁC:

Ca

= 9.5

Mg2+

= 2.0

PO4

= 1

CK

= 55

BE

= −0.36

AG

= 16

ĐỘ THẨM THẤU HUYẾT TƯƠNG

/

THẬN

:

PMO

= 300

PCO

= 295

POG

= 5

BUN:Cr

= 20

XÉT NGHIỆM NƯỚC TIỂU

:

UNa+

= 80

UCl

= 100

UAG

= 5

FENa

= 0.95

UK+

= 25

USG

= 1.01

UCr

= 60

UO

= 800

PROTEIN

/

ĐƯỜNG RUỘT

/

XÉT NGHIỆM CHỨC NĂNG GAN

:

LDH

= 100

TP

= 7.6

AST

= 25

TBIL

= 0.7

ALP

= 71

Alb

= 4.0

ALT

= 40

BC

= 0.5

AST/ALT

= 0.6

BU

= 0.2

AF alb

= 3.0

SAAG

= 1.0

SOG

= 60

DỊCH NÃO TỦY

:

CSF alb

= 30

CSF glu

= 60

CSF/S alb

= 7.5

CSF/S glu

= 0.4

Hóa sinh[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Cấu trúc hóa học của liên kết peptide (bên dưới) và cấu trúc ba chiều của một liên kết peptide giữa

alanine

với một amino acid bên cạnh (bên trên)

Cấu trúc mesome của liên kết peptide kết nối từng amino acid để tạo thành

polyme

protein.

Hầu hết các protein đều chứa một hoặc nhiều chuỗi

polyme

mạch thẳng cấu thành từ tập hợp 20 L-α-

axit amin

khác nhau. Các amino acid cấu tạo nên protein (amino acid sinh protein) có những đặc điểm cấu trúc giống nhau: đều có một α-carbon mà tại đó một nhóm

amin

, một nhóm

carboxyl

, và nhiều loại

nhóm bên

(side chain) khác nhau có thể liên kết vào. Chỉ có

proline

là khác với cấu trúc cơ bản này khi nó chứa một vòng tại điểm N-kết thúc của nhóm amin, khiến cho nửa nhóm CO–NH có hình dáng cố định là một mặt phẳng.

[1]

Nhóm bên của các

axit amin cơ sở

có tính chất và cấu trúc hóa học rất đa dạng; chính sự kết hợp và tương tác giữa các nhóm bên amino acid trong protein đã xác định cấu trúc 3 chiều và đặc tính phản ứng hóa học của protein.

[2]

Amino acid trong một chuỗi polypeptide được liên kết với nhau bằng liên kết peptide. Khi được liên kết trong chuỗi protein, từng amino acid được gọi là phần thừa (hay phần dư, residue), và cấu trúc liên kết một loạt các nguyên tử carbon, nitro, và oxy được gọi là mạch chính hay bộ khung protein.

[3]

Liên kết peptide có hai dạng cộng hưởng (resonance, hay cấu trúc mesome) góp phần tạo nên một số đặc trưng

liên kết đôi

và làm cản trở sự quay xung quanh trục của nó, vì vậy mà các nguyên tử carbon alpha hầu như là đồng phẳng với nhau. Hai

góc nhị diện

khác trong liên kết peptide xác định hình dạng cục bộ đảm nhiệm bởi khung xương protein.

[4]

Điểm kết thúc của protein với một nhóm cacboxyl tự do được gọi là

điểm kết thúc-C

hoặc đầu mút cacboxy, trong khi điểm kết thúc với một nhóm amin tự do được gọi là

điểm kết thúc-N

hoặc đầu mút amin. Các thuật ngữ protein, polypeptide,

peptide

có một chút khó hiểu và có thể mang ý nghĩa chồng lặp. Protein nói chung được sử dụng để nhắc đến những phân tử sinh học hoàn thiện trong

cấu hình

ổn định, trong khi peptide thường chỉ một oligome amino acid ngắn mà không có cấu trúc ba chiều ổn định. Tuy vậy, ranh giới giữa hai định nghĩa này thường không xác định rõ ràng và thường là peptide dài khoảng 20–30 axit amin.

[5]

Polypeptide thường muốn đề cập tới bất kỳ một mạch thẳng nào tạo nên từ amino acid, bất kể

chiều dài

, và thường hàm ý sự vắng mặt của một cấu hình xác định.

Bạn đang xem: Protein – Wikipedia tiếng Việt

Sự xuất hiện trong tế bào[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Các nhà sinh học ước tính một

vi khuẩn

kích thước trung bình chứa khoảng 2 triệu protein trong tế bào của nó (ví dụ như

E. coli

Staphylococcus aureus

). Các vi khuẩn nhỏ hơn, như

Mycoplasma

hay

spirochetes

sẽ chứa ít phân tử hơn, vào cỡ 50.000 đến 1 triệu phân tử protein. Ngược lại, các tế bào

nhân thực

có kích thước lớn hơn và do vậy chứa nhiều protein hơn. Ví dụ, tế bào

nấm men

ước tính có khoảng 50 triệu protein và tế bào

người

có từ 1 đến 3 tỷ protein.

Bộ gene

của vi khuẩn mã hóa cho protein thấp hơn 10 lần so với của người (ví dụ vi khuẩn nhỏ ~1.000, E. coli: ~4.000, nấm men: ~6.000, loài người: ~20.000).

[6]

Nồng độ của các protein trong một tế bào có một phổ giá trị rất rộng, từ chỉ một vài phân tử cho đến hàng trăm nghìn phân tử trong một tế bào. Khoảng một phần ba tổng số protein không được sản sinh ra trong tế bào hay chỉ sinh ra trong những điều kiện nhất định. Ví dụ, trong số 20.000 protein được mã hóa bởi bộ gene ở loài người chỉ có 6.000 được phát hiện trong

nguyên bào lympho

.

[7]

Hơn nữa, số lượng protein mà

bộ gene

mã hóa có mối tương quan với cấu trúc phức tạp của cơ thể vật chủ. Sinh vật nhân thật, vi khuẩn,

vi khuẩn cổ

vi rút

tương ứng có trung bình 15145, 3200, 2358 và 42 protein được mã hóa trong bộ gene của chúng.

[8]

Tổng hợp[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Sinh tổng hợp[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Một ribosome sản sinh một protein sử dụng khuôn mẫu mRNA.

Trình tự

DNA

của một gene

mã hóa

trình tự amino acid trong protein.

Protein cấu tạo từ những amino acid lắp ghép lại sử dụng thông tin được mã hóa trong

gene

. Mỗi protein có trình tự amino acid duy nhất xác định bởi trình tự các

nucleotide

trong gene mã hóa cho protein này.

Mã di truyền

là một tập hợp chứa các tập hợp con của các bộ ba-nucleotide gọi là bộ ba mã hóa (codon) và mỗi tổ hợp ba-nucleotide tương ứng cho một amino acid, ví dụ AUG (

adenine

uracil

guanine

) mã hóa cho

methionine

. Bởi vì

DNA

chứa bốn nucleotide, tổng số codon khả dĩ là 64; tuy nhiên chỉ có 20 amino acid nên một số amino acid được mã hóa bởi nhiều hơn một codon.

[9]

Gen mã hóa trong DNA trước tiên được

phiên mã

thành phân tử tiền-mRNA (pre-mRNA) bởi các protein như

RNA polymerase

. Hầu hết các sinh vật sau đó xử lý tiền-mRNA (hay sản phẩm phiên mã sơ cấpprimary transcript) với nhiều dạng của sửa đổi sau phiên mã (post-transcriptional modification) để tạo nên phân tử mRNA hoàn chỉnh (mature mRNA), làm khuôn mẫu cho sinh tổng hợp protein nhờ

ribosome

. Ở

sinh vật nhân sơ

, mRNA hoặc là được sử dụng ngay sau khi nó hình thành, hoăc được gắn với một ribosome sau khi rời khỏi

vùng nhân

. Ngược lại, ở

sinh vật nhân thực

, mRNA được sinh ra trong

nhân tế bào

rồi sau đó chuyển dịch qua

màng nhân

đến

bào tương

, nơi quá trình

sinh tổng hợp protein

diễn ra. Tốc độ tổng hợp protein ở sinh vật nhân sơ nhanh hơn so với sinh vật nhân thực và có thể đạt tới 20 amino acid trong một giây.

[10]

Giai đoạn tổng hợp protein từ khuôn mRNA gọi là

dịch mã

. mRNA được đưa vào ribosome và ribosome một lần đọc ba nucleotide bằng cách khớp theo nguyên tắc bổ sung mỗi bộ ba mã hóa (codon) với một bộ ba đối mã (anticodon) nằm trên phân tử

RNA vận chuyển

, nó mang theo amino acid tương ứng với codon mà nó nhận ra. Trước đó, enzyme

aminoacyl tRNA synthetase

“nạp” một amino acid đúng vào phân tử tRNA. Chuỗi polypeptide đang hình thành thường được gọi là chuỗi mới sinh (nascent chain). Protein luôn luôn sinh tổng hợp theo chiều từ đầu N (N-terminus, đầu có nhóm NH2) đến đầu C (C-terminus, đầu có nhóm COOH).

[9]

Kích thước của một protein sinh tổng hợp có thể đo bằng số lượng amino acid chứa trong nó hoặc bằng tổng

khối lượng phân tử

, mà thông thường tính bằng đơn vị dalton (đồng nghĩa với

đơn vị khối lượng nguyên tử

), hoặc đơn vị phái sinh kilodalton (kDa). Protein sinh tổng hợp từ

nấm men

trung bình dài 466 amino acid và có khối lượng 53 kDa.

[5]

Protein lớn nhất từng được biết đến là

titin

, một thành phần của đơn vị cơ bản sợi

cơ vân

(muscle sarcomere), với khối lượng phân tử 3.000 kDa và chứa tới 27.000 amino acid.

[11]

Hóa tổng hợp[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Các protein ngắn có thể được tổng hợp hóa học bằng một số phương pháp gọi là

tổng hợp peptide

, mà dựa trên những kỹ thuật

tổng hợp hữu cơ

như kỹ thuật nối hóa học (chemical ligation) để tạo ra các peptide với

chiều dài

lớn.

[12]

Tổng hợp hóa học cho phép đưa những amino acid nhân tạo vào trong chuỗi polypeptide, như gắn các phân tử thăm dò

huỳnh quang

vào mạch bên của chuỗi amino acid.

[13]

Những phương pháp này hữu hiệu trong phòng thí nghiệm

hóa sinh

sinh học tế bào

, mặc dù nói chung không thương mại hóa được. Tổng hợp hóa học sẽ trở nên không hiệu quả đối với chuỗi polypeptide dài hơn khoảng 300 amino acid, và các protein được tổng hợp có thể không gập về dạng cấu trúc bậc bốn như mong đợi. Hầu hết các phương pháp tổng hợp hóa học bắt đầu từ đầu C đến đầu N, trái ngược so với các phản ứng sinh học.

[14]

Protein[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Cấu trúc tinh thể của chaperonin, một đại phức hợp protein. Một tiểu đơn vị protein (subunit) được tô màu làm nổi bật. Chaperonin hỗ trợ cho quá trình gập protein.

Ba cách minh họa cấu trúc ba chiều của protein

triose phosphate isomerase

. Trái: Mọi nguyên tử được tô màu theo từng loại. Ở giữa: Biểu diễn đơn giản hình dạng bộ khung, với các cấu trúc bậc hai được tô màu. Phải: Cách biểu diễn bằng bề mặt solvat tiếp xúc được (solvent-accessible surface) được tô màu cho những phần thừa (phần có tính acid được tô đỏ, phần bazơ màu lam, phần phân cực màu lục, phần không phân cực màu trắng).

Hầu hết các protein

cuộn gấp

thành một cấu trúc ba chiều duy nhất. Hình dạng mà một protein khi để uốn gấp một cách tự nhiên được gọi là hình dạng nguyên sinh (native conformation).

[15]

Mặc dù nhiều protein có thể uốn gấp mà không cần hỗ trợ, chỉ đơn giản nhờ vào các đặc tính hóa học của các amino acid thành phần, những protein khác đòi hỏi sự hỗ trợ của phân tử

chaperone

để uốn gấp thành hình dạng nguyên sinh của chúng.

[16]

Các nhà hóa sinh phân ra bốn cấp đối với cấu trúc của protein:

[17]

  • Cấu trúc sơ cấp

    hay cấu trúc bậc 1: Là trình tự sắp xếp các gốc amino acid trong chuỗi polypeptide. Cấu trúc này được giữ vững nhờ

    liên kết peptide

    (liên kết cộng hóa trị). Một protein là

    polyamide

    (poliamit).

  • Cấu trúc bậc 2

    : Là tương tác không gian giữa các gốc amino acid ở gần nhau trong chuỗi polypeptide. Cấu trúc được bền vững chủ yếu nhờ

    liên kết hiđrô

    hình thành giữa các liên kết peptide ở kề gần nhau, cách nhau những khoảng xác định. Các ví dụ cho cấu trúc bậc 2 của phân tử protein là

    xoắn α

    (α-helix),

    phiến gấp nếp β

    (β-sheet) và các

    vùng chuyển hướng

    . Bởi vì cấu trúc bậc 2 mang tính cục bộ, nhiều vùng với các cấu trúc bậc 2 khác nhau có thể tồn tại trong cùng một phân tử protein.

  • Cấu trúc bậc 3

    : hình dạng tổng thể của một phân tử protein đơn nhất; hay mối quan hệ không gian giữa các cấu trúc bậc 2 với nhau. Nói chung cấu trúc bậc 3 được giữ ổn định bởi các tương tác phi cục bộ, phần lớn bởi sự hình thành một

    lõi kị nước

    (hydrophobic core), và ngoài ra giữ bởi các cầu muối (salt bridge), liên kết hiđrô,

    liên kết disulfide

    , và thậm chí là các chỉnh sửa sau dịch mã (post-translational modification). Thuật ngữ “cấu trúc bậc 3” thường được sử dụng mang nội dung đồng nghĩa với thuật ngữ uốn gấp. Cấu trúc bậc 3 kiểm soát chức năng cơ bản của protein.

  • Cấu trúc bậc 4

    : cấu trúc hình thành bởi một số phân tử protein liên kết với nhau (chuỗi polypeptide), mà hay gặp thuật ngữ

    tiểu đơn vị protein

    trong trường hợp này, mà chức năng của cấu trúc bậc 4 hoạt động như một

    phức hợp protein

    .

Protein không phải là một phân tử “cứng chắc” hoàn toàn. Không chỉ cố định ở một bậc cấu trúc nhất định, protein có thể chuyển sang một vài cấu trúc liên quan khi chúng thực hiện các chức năng sinh học. Trong trường hợp của những sự sắp xếp các chức năng này, các cấu trúc bậc 3 và bậc 4 thường được gọi là “

cấu dạng

“, và sự chuyển tiếp giữa chúng gọi là sự thay đổi cấu dạng. Những thay đổi này thường do sự liên kết của một phân tử cơ chất (substrate molecule) với một

vị trí hoạt động

của một

enzyme

, những vùng của protein tham gia vào xúc tác hóa học. Các protein trong dung dịch hòa tan cũng trải qua những biến đổi về cấu trúc tác động bởi các rung động nhiệt và sự va chạm với các phân tử khác.

[18]

Bề mặt phân tử của một vài protein trong sự so sánh về kích cỡ. Từ trái sang phải:

immunoglobulin G

(IgG, một

kháng thể

),

hemoglobin

,

insulin

(một hormone),

adenylate kinase

(một enzyme), và

glutamine synthetase

(một enzyme).

Toàn bộ protein hoặc những đoạn protein được phân loại thành bốn lớp chính, mà tương quan với cấu trúc bậc 4 của nó: protein dạng cầu (globular protein), protein dạng sợi (fibrous protein), protein màng tích hợp (integral membrane protein) và protein mất trật tự nội tại (intrinsically disordered protein).

[19]

Phần lớn toàn bộ protein dạng cầu

có thể tan được

và đa phần là các enzyme. Protein dạng sợi thường có vai trò cấu trúc, như

collagene

, thành phần chính của các mô liên kết, hay

keratin

, thành phần protein của tóc và móng chân tay. Protein dạng màng thường phục vụ như là những

thụ thể

hoặc làm kênh dẫn cho các phân tử mang điện tích hay phân cực vượt qua

màng tế bào

.

[20]

Protein mất trật tự nội tại khác biệt cơ bản về tính trật tự về cấu hình hình dạng với ba loại trên. Nhiều protein có hình dạng xác định rõ ràng khi ở dạng nguyên thể (native), nhưng protein mất trật tự nội tại thì không, chuỗi polypeptide của chúng rất linh động và không có một hình dáng nhất định. Tính chất này cho phép protein mất trật tự nội tại có thể tương tác với nhiều protein đối tác hoặc gập thành những hình dáng nhất định chỉ khi nó liên kết với những đối tác này. Protein mất trật tư nội tại thường là các phân tử truyền tín hiệu, điều hòa hoạt động cho những phân tử khác, hoặc làm bộ khung cho các protein khác bám vào.

[19]

Một trường hợp đặc biệt của liên kết hiđrô liên phân tử bên trong protein, chỉ che chắn yếu ớt từ ảnh hưởng của nước và do vậy tự chúng dễ bị

khử nước

, được gọi là

dehydron

.

[21]

Xem thêm: Cách sử dụng và phân biệt từ và cụm từ hạn định ‘Some, any, many, much, a few, a little, a lot of, lots of’

Xác định cấu trúc[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Khám phá ra cấu trúc bậc ba của protein, hay cấu trúc bậc bốn của phức hợp protein, sẽ mang lại những chứng cứ quan trọng về chức năng của protein. Các phương pháp thực nghiệm phổ biến xác định cấu bao gồm

tinh thể học tia X

kỹ thuật phổ NMR

, cả hai đều cho thông tin ở mức phân giải cấp

nguyên tử

. Tuy nhiên, kỹ thuật NMR có thể cung cấp thông tin ước lượng về khoảng cách giữa từng cặp nguyên tử, và hình dạng khả dĩ cuối cùng đối với protein được xác định thông qua giải

bài toán hình học khoảng cách

. Kỹ thuật giao thoa phân cực hai sóng dẫn (Dual polarisation interferometry) là một phương pháp giải tích định lượng cho phép đo hình dạng tổng thể của protein và những thay đổi hình dạng do tương tác giữa các nguyên tử hoặc bởi các tác động khác. Lưỡng hướng sắc phân cực tròn (circular dichroism) là một kỹ thuật trong phòng thí nghiệm giúp xác định các thành phần cấu trúc bậc hai gấp nếp β / xoắn α của protein.

Kính hiển vi điện tử truyền qua

quan sát mẫu lạnh (cryoelectron microscopy) được sử dụng để thu được thông tin về cấu trúc có độ phân giải thấp hơn của các phức hợp protein rất lớn, bao gồm tổ hợp các

virus

;

[22]

một kỹ thuật biến thể khác gọi là “xác định cấu trúc tinh thể bằng kính hiển vi điện tử truyền qua” (electron crystallography) có thể thu được độ phân giải lớn ở một số trường hợp, đặc biệt đối với những tinh thể hai chiều ở các protein dạng màng.

[23]

Thông tin về những cấu trúc quan sát được thường lưu trữ ở

Ngân hàng Dữ liệu Protein

(Protein Data Bank, PDB), một hệ thống nguồn truy cập tự do mà dữ liệu cấu trúc của hàng nghìn protein có thể nhận được dưới dạng

tọa độ Descartes

cho từng nguyên tử trong protein.

[24]

Có thêm nhiều trình tự gene được giải mã hơn so với số lượng protein có cấu trúc được làm rõ. Ngoài ra, tập hợp những cấu trúc được quan sát bị chệch khỏi hình dạng nguyên sinh của protein do tác động từ những điều kiện quan sát đòi hỏi trong kỹ thuật tinh thể học tia X, một trong những phương pháp chính nhằm xác định cấu trúc protein. Đặc biệt, những protein dạng cầu thường dễ dàng chuẩn bị làm mẫu tinh thể hóa trước khi tiến hành kỹ thuật chụp tinh thể học tia X. Ngược lại, các protein dạng màng, lại rất khó để đưa về dạng tinh thể và chưa có dữ liệu về chúng trong PDB.

[25]

Hướng nghiên cứu “bộ gene mã hóa cấu trúc protein” (structural geneomics) được khởi xướng gần đây đã cố gắng giảm bớt những lỗ hổng hiểu biết này bằng cách giải quyết một cách hệ thống cho cấu trúc của một số lớp protein thông qua cách chúng uốn gập. Phương pháp dự đoán cấu trúc protein có mục đích mang lại một bức tranh sơ bộ về cấu trúc của những protein mà chúng chưa được xác định cấu trúc bằng thực nghiệm.

[26]

Chức năng tế bào[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Protein là diễn viên chính bên trong tế bào, thực hiện các nhiệm vụ xác định bởi thông tin mã hóa trong gene.

[5]

Ngoại trừ đối với một số loại

RNA

nhất định, hầu hết các phân tử sinh học khác là những phân tử tương đối trơ với tác dụng của protein. Protein chiếm một nửa trọng lượng khô của tế bào vi khuẩn

Escherichia coli

, trong khi những đại phân tử khác như DNA và RNA chỉ chiếm tương ứng 3% và 20%.

[27]

Tập hợp các protein biểu hiện trong một tế bào cụ thể hoặc một loại tế bào được gọi là hệ protein (

proteome

) hay bộ protein hoàn chỉnh.

Enzyme

hexokinase

được minh họa theo mô hình phân tử thường gặp quả bóng và thanh nối. Để so tỷ lệ, ở góc bên phải là hai cơ chất của nó,

ATP

glucose

.

Đặc trưng chính của protein mà cũng làm lên các chức năng đa dạng đó là khả năng của chúng liên kết một cách đặc hiệu và chặt với các phân tử khác. Vùng protein có tính năng liên kết với các phân tử khác được gọi là vùng liên kết (binding site) và thường là những khe rãnh (depression) hoặc “túi” (“pocket”) trên bề mặt phân từ. Khả năng liên kết này được thực hiện trung gian thông qua bởi cấu trúc bậc ba của protein, mà xác định vị trí túi liên kết, và bởi các tính chất hóa học của các chuỗi nhánh bên amino acid xung quanh. Liên kết protein có thể rất đặc hiệu và cực kỳ chặt; ví dụ,

protein ức chế ribonuclease

(ribonuclease inhibitor protein) liên kết với protein

angiogenein

ở người với

hằng số phân ly

cỡ dưới femto mol (<10−15 M) nhưng không liên kết với protein

onconase

tương đồng ở động vật lưỡng cư (>1 M). Những sự thay đổi hóa học rất nhỏ như thêm vào một nhóm methyl ở phân tử liên kết đôi khi đủ làm gần như loại bỏ liên kết với protein; ví dụ,

aminoacyl tRNA synthetase

đặc hiệu với amino acid

valine

lại rất phân biệt với

isoleucine

mặc dù hai amino acid này có chuỗi bên rất tương đồng.

[28]

Protein có thể liên kết với các protein khác cũng như với các cơ chất

tiểu phân tử

(small-molecule substrate). Khi protein liên kết đặc hiệu với những bản sao khác của cùng phân tử, chúng có thể

oligome

hóa để tạo thành những sợi nhỏ; quá trình này thường xuất hiện ở những protein cấu trúc mà chứa những monome dạng cầu mà tự tổ chức thành những sợi vững chắc.

Tương tác protein–protein

cũng điều hòa các hoạt động do enzyme, điều khiển xúc tiến toàn bộ

chu kỳ tế bào

, và cho phép lắp ghép những

phức hợp protein

lớn mà chúng thực hiện những phản ứng liên quan mật thiết với nhau với một chức năng sinh học chung. Protein cũng có thể liên kết với, hay thậm chí tích hợp vào màng tế bào. Khả năng liên kết với các đối tác để cảm ứng sự thay đổi hình dáng trong các protein cho phép xây dựng lên một mạng lưới

tín hiệu tế bào

rộng lớn và phức tạp.

[29]

Do tương tác giữa các protein là thuận nghịch, và phụ thuộc nhiều vào khả năng của các nhóm protein khác nhau để hình thành lên tổ hợp có khả năng thực hiện các chức năng riêng rẽ, lĩnh vực nghiên cứu tương tác giữa các protein đặc hiệu là chìa khóa nhằm hiểu biết những khía cạnh quan trọng của chức năng tế bào, và đi đến những tính chất giúp phân biệt giữa các loại tế bào đặc biệt.

[30]

[31]

Bảng tóm tắt chức năng của protein và ví dụ

[32]

[33]

Loại protein Chức năng Ví dụ
Cấu trúc Cấu trúc, nâng đỡ

Collagene

elastin

tạo nên cấu trúc sợi rất bền của

mô liên kết

,

dây chằng

,

gân

.

Keratin

tạo nên cấu trúc chắc của da, lông, móng. Protein tơ nhện, tơ tằm tạo nên độ bền vững của tơ nhện, vỏ kén.

Enzyme

Xúc tác sinh học

: tăng tốc độ phản ứng, chọn lọc các phản ứng sinh hóa

Các

enzyme

thủy phân trong dạ dày phân giải thức ăn, enzyme

amylase

trong nước bọt phân giải

tinh bột

chín, enzyme

pepsin

phân giải protein, enzyme

lipase

phân giải

lipid

.

Hormone

Điều hòa các hoạt động sinh lý Hormone

insulin

glucagon

do

tế bào đảo tụy

(beta cell) thuộc

tuyến tụy

tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường

glucose

trong máu động vật có xương sống.

Vận chuyển Vận chuyển các chất Huyết sắc tố

hemoglobin

có chứa trong hồng cầu động vật có xương sống có vai trò vận chuyển

oxy

từ

phổi

theo

máu

đi nuôi các tế bào.

Vận động Tham gia vào chức năng vận động của tế bào và cơ thể

Actinin

,

myosin

có vai trò vận động cơ.

Tubulin

có vai trò vận động lông, roi của các sinh vật đơn bào.

Bảo vệ Bảo vệ cơ thể chống bệnh tật

Interferon

chống

virus

. Kháng thể chống

vi khuẩn

gây bệnh.

Thụ quan Cảm nhận, truyền tín hiệu, đáp ứng các kích thích của môi trường

Thụ quan màng

của tế bào thần kinh khác tiết ra (

chất trung gian thần kinh

) và truyền tín hiệu.

Dự trữ Dự trữ chất dinh dưỡng

Albumin

lòng trắng

trứng

là nguồn cung cấp

amino acid

cho

phôi

phát triển.

Casein

trong sữa mẹ là nguồn cung cấp amino acid cho

thai nhi

. Trong hạt cây có chứa nguồn protein dự trữ cần thiết cho hạt nảy mầm.

Enzyme[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Vai trò được biết đến nhiều nhất của protein trong tế bào như là các

enzyme

, khi chúng là yếu tố xúc tác cho các phản ứng sinh hóa. Enzyme có tính đặc hiệu cao và chỉ tham gia vào một hoặc một vài phản ứng hóa học. Enzyme tham gia nhiều nhất vào các phản ứng trong

trao đổi chất

, cũng như tác động vào DNA trong những quá trình như

nhân đôi DNA

,

sửa chữa DNA

, và

phiên mã

. Một số enzyme tác động lên những protein khác để gắn thêm vào hoặc loại bỏ nhóm chức hóa học trong quá trình gọi sửa đổi sau dịch mã (post-translational modification). Có khoảng 4.000 phản ứng sinh hóa đã biết được xúc tác bởi enzyme.

[34]

Sự gia tăng tốc độ phản ứng nhờ xúc tác có enzyme thường là rất lớn—tăng tới 1017 lần trong phản ứng mà không có xúc tác như trong trường hợp của

orotate decarboxylase

(xảy ra trong 78 triệu năm mà không có enzyme, 18 milli giây với enzyme).

[35]

Các phân tử liên kết vào và bị tác động bởi enzyme được gọi là các

cơ chất

(substrate). Mặc dù enzyme có thể chứa hàng trăm amino acid, thường chỉ có một số nhỏ các nhóm dư (residues) trên nó là tham gia tiếp xúc với cơ chất, và thậm chí một số nhỏ hơn—trung bình từ 3 đến 4 nhóm dư—là tham gia trực tiếp vào xúc tác.

[36]

Vùng của enzyme liên kết với cơ chất và chứa nhóm dư xúc tác được gọi là vị trí hoạt động (active site).

Dirigenet protein là những phần tử trong một lớp các protein chi phối

hóa học lập thể

(stereochemistry) của một hợp chất được tổng hợp bởi những enzyme khác.

[37]

Tín hiệu tế bào và liên kết phối tử[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Sơ đồ cấu trúc dải ruy băng (Ribbon diagram) của một kháng thể ở chuột chống lại

vi khuẩn tả

, kháng thể này liên kết với một kháng nguyên

cacbohydrat

(các nguyên tử hình cầu).

Nhiều protein tham gia vào các giai đoạn của quá trình truyền

tín hiệu tế bào

tải nạp tín hiệu

. Một số protein, như

insulin

, là những protein ngoại bào thực hiện truyền tín hiệu từ tế bào mà chúng được sinh tổng hợp đến những tế bào khác trong

ở xa. Những protein khác là

protein màng

(membrane protein) hoạt động như là những

thụ thể

mà chức năng chính là liên kết với một phân tử tín hiệu và cảm ứng một đáp ứng hóa sinh bên trong tế bào. Nhiều thụ thể có vị trí liên kết nằm bên trên bề mặt tế bào và miền tác dụng nằm bên trong tế bào, mà hoạt động chức năng enzyme có thể trải qua một sự thay đổi cấu dạng (conformational change) được phát hiện bởi những protein khác bên trong tế bào.

[38]

Kháng thể

là những thành phần protein của một

hệ miễn dịch thu được

(adaptive immune system) có chức năng chính là liên kết với các

kháng nguyên

, hoặc những cơ chất lạ bên trong tế bào của cơ thể, và nhận diện đánh dấu chúng để tiêu hủy. Kháng thể có thể tiết vào môi trường ngoại bào hoặc bám vào màng của những

tế bào B

chuyên biệt (B cell) gọi là

tế bào plasma

. Trong khi các enzyme bị giới hạn ở ái lực liên kết với các chất nền bởi tính cần thiết cho việc điều khiển phản ứng mà chúng tham gia, các kháng thể lại không bị giới hạn này. Ái lực liên kết của các kháng thể với mục tiêu của nó là cực kỳ cao.

[39]

Nhiều

phối tử

(ligand) vận chuyển các protein gắn đặc hiệu cùng với các phân tử sinh học nhỏ và vận chuyển chúng đến những vị trí khác nhau trong cơ thể của một sinh vật đa bào. Những protein này phải có ái lực liên kết lớn khi các phối tử có mặt ở mức độ tập trung lớn, nhưng cũng giải phóng được phối tử khi sự có mặt của chúng ở mức độ thấp tại những mô đích đến. Ví dụ điển hình của protein liên kết phối tử là

haemoglobin

, giúp vận chuyển

oxy

từ

phổi

đến các mô và các cơ quan khác ở

động vật có xương sống

và có sự

tương đồng

gần gũi trong mọi

giới sinh học

.

[40]

Lectin

là những protein liên kết với đường có chức năng đặc hiệu cao với phân tử đường của nó. Lectin đóng vai trò điển hình trong hiệu ứng nhận dạng phân tử ở tế bào và các protein.

[41]

Các thụ thể và

hormone

là những protein liên kết đặc hiệu cao.

Protein xuyên màng

(transmembrane protein) cũng được coi như những protein chuyên chở phối tử mà làm thay đổi tính thấm của màng tế bào đối với những phân tử nhỏ và ion. Riêng ở màng có một lõi kị nước mà các phân tử phân cực hay mang điện không thể

khuếch tán

qua nó. Protein màng chứa các kênh bên trong cho phép các phân tử như vậy đi vào và thoát ra khỏi tế bào. Nhiều protein

kênh ion

là chuyên biệt cho phép chỉ một ion đặc biệt đi qua; ví dụ, các kênh

kali

natri

chỉ cho một loại ion tương ứng đi qua.

[42]

Xem thêm: VizieR Online Data Catalog: GUAPOS. identified transitions of C2H4O2 (Mininni+, 2020)-NASA/ADS

Protein cấu trúc[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Tropocollagene ba sợi xoắn.

Bộ khung bên trong tế bào nhân thật chụp bởi kính

hiển vi siêu phân giải

:

Sợi actin

được đánh màu đỏ, các

vi ống

kết hợp bởi beta tubulin được đánh dấu màu lục, nhân tế bào màu lam.

Các protein cấu trúc đem lại tính vững trãi và sự cứng chắc cho các thành phần sinh học không ở trạng thái lỏng khác. Hầu hết các protein cấu trúc là những

protein dạng sợi

; ví dụ,

collagen

elastin

là những thành phần quan trọng của

mô liên kết

như

sụn

, và

keratin

được tìm thấy trong các cấu trúc cứng hoặc có dạng sợi như

lông

,

móng

,

lông vũ

,

móng guốc

, và

vỏ giáp ngoài

.

[43]

Một số

protein dạng cầu

cũng đóng vai trò làm chức năng sinh học, ví dụ,

sợi actin

tubulin

có dạng cầu và hòa tan được khi là các monome, nhưng khi bị

polyme

hóa tạo thành dạng sợi dài, cứng giúp cấu thành lên

bộ xương tế bào

, cho phép tế bào duy trì hình dạng và kích thước của nó.

Những protein khác phục vụ chức năng cấu trúc là

protein động cơ

như

myosin

,

kinesin

, và

dynein

, mà chúng có khả năng sinh ra lực cơ học. Những protein này đặc biệt quan trọng cho sự di chuyển (motility) của tế bào ở những sinh vật đơn bào và của

tinh trùng

ở phần lớn sinh vật đa bào cho hoạt động

sinh sản

. Chúng cũng sinh ra lực đẩy làm

co lại

[44]

và đóng vai trò quan trọng ở quá trình vận chuyển bên trong tế bào.

Phương pháp nghiên cứu[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Các hoạt động và chức năng của protein có thể nghiên cứu trong

ống nghiệm

(in vitro),

in vivo

, và

in silico

. Phương pháp in vitro nghiên cứu các protein được sàng lọc trong những môi trường có kiểm soát giúp tìm hiểu một protein thực hiện chức năng của nó như thế nào: ví dụ, lĩnh vực nghiên cứu

động học enzyme

(enzyme kinetic) khám phá

cơ chế phản ứng

của sự hoạt động xúc tác của một enzyme và ái lực của nó đối với nhiều phân tử cơ chất khác nhau. Ngược lại, phương pháp thực nghiệm in vivo cung cấp thông tin về vai trò sinh lý của một protein bên trong

tế bào

hay thậm chí toàn bộ

sinh vật

. Phương pháp in silico sử dụng các phương pháp của tin sinh học để nghiên cứu protein.

Tinh sạch protein[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Thiết bị sắc ký FPLC dùng trong tinh chế protein

Để thực hiện phân tích in vitro, một protein cần nghiên cứu phải được tinh sạch và sàng lọc (protein purification) khỏi những thành phần khác của tế bào. Quá trình này thường bắt đầu bằng cách phá tế bào (hay tiêu tế bào, cytolysis), khi ấy màng tế bào bị phá vỡ khi lượng nước

thẩm thấu

quá nhiều vào trong tế bào và các thành phần bên trong được giải phóng vào một dung môi gọi là dung dịch thủy phân tế bào (crude lysate, hay cytolysate). Hỗn hợp thu được được tinh sạch bằng phương pháp siêu ly tâm (ultracentrifugation), mà phân tách nhiều thành phần tế bào thành các phần chứa các protein hòa tan khác nhau; như màng

lipid

và protein;

bào quan

tế bào, và

acid nucleic

. Hỗn hợp được

kết tinh

bằng phương pháp tách tinh thể muối (salting out) cho phép tập trung protein từ dung dịch này. Sau đó sử dụng nhiều kỹ thuật

sắc ký

để cô lập một hoặc một vài protein cần nghiên cứu dựa trên những tính chất của chúng như trọng lượng phân tử, tổng điện tích và ái lực liên kết.

[45]

Mức độ sàng lọc được giám sát nhờ sử dụng nhiều kỹ thuật

điện di trên gel

(gel electrophoresis) nếu biết trọng lượng phân tử và

điểm đẳng điện

(isoelectric point) của protein cần nghiên cứu, hoặc bằng phân tích

phổ

nếu protein có những đặc trưng phổ dễ phân biệt, hoặc bằng thí nghiệm thử enzyme (enzyme assay) nếu protein có hoạt tính enzyme. Thêm vào đó, protein có thể được cô lập theo điện tích của chúng nhờ sử dụng phương pháp tập trung đẳng điện (isoelectric focusing).

[46]

Đối với các protein tự nhiên, cần phải thực hiện một chuỗi các bước tinh sạch trước khi có thể thu được một lượng protein đủ thuần khiết cho mục đích sử dụng trong phòng thí nghiệm. Để làm đơn giản quá trình này, các nhà hóa sinh thường sử dụng

kỹ thuật di truyền

để thêm vào các đặc điểm cho protein giúp dễ dàng sàng lọc chúng hơn mà không làm ảnh hưởng đến cấu trúc hay hoạt động của chúng. Ở đây, một “chất đánh dấu” (tag) chứa một trình tự amino acid đặc hiệu, thường là một chuỗi

histidine

(chất “His-tag“), được gắn vào một đầu của protein. Kết quả là, khi đưa dung dịch hòa tan protein vào các ống nghiệm của máy sắc ký chứa

niken

, histidine liên kết phối tử với niken và đọng lại trong cột trong khi những thành phần không được đánh dấu trong dung dịch sẽ chảy qua không bị cản trở. Nhiều phương pháp đánh dấu đã được phát triển để giúp các nhà nghiên cứu sàng lọc các protein đặc biệt từ những hợp chất phức tạp.

[47]

Khu trú tế bào[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Protein bên trong các ngăn tế bào khác nhau và ở các cấu trúc mà được đánh dấu bằng

protein huỳnh quang xanh

(ở đây có màu trắng).Thứ tự từ trên, từ trái sang phải: Nhân tế bào (nucleus), hạt nhân tế bào (nucleolus), vỏ nhân tế bào (nuclear envelope), lưới nội chất (ER), bộ máy Golgi, thực bào (lyosomes), màng sinh chất (plasma membrane), tế bào chất (cytoplasm), trung thể (centrosome), ty thể (mitochondria), vi ống (microtubule), actin.

Phương pháp nghiên cứu in vivo cho protein thường đề cập đến sự tổng hợp và sự định vị (khu trú, localization) protein bên trong tế bào. Mặc dù nhiều protein nội bào được sinh tổng hợp bên trong

tế bào chất

và ở các vị trí liên kết với màng tế bào hoặc protein được tiết ra từ

mạng lưới nội chất

, chi tiết cụ thể bằng cách nào mà các protein được định hướng (protein targeting) đến những bào quan cụ thể hoặc các cấu trúc của tế bào vẫn chưa được hiểu rõ. Một kỹ thuật hữu ích để đánh giá sự khu trú tế bào bằng cách sử dụng kỹ thuật di truyền nhằm biểu hiện bên trong một tế bào một protein dung hợp (fusion protein, hay chimera, một protein được tạo ra thông qua việc nối hai hoặc nhiều đoạn gene với nhau mà ban đầu mã hóa cho từng protein riêng biệt) chứa protein tự nhiên cần nghiên cứu mà nó liên kết với một “thành phần báo cáo” như protein huỳnh quang xanh (GFP).

[48]

Vị trí của protein dung hợp bên trong tế bào có thể dễ dàng nhận ra và chụp ảnh dưới

kính hiển vi

,

[49]

như minh họa ở hình bên cạnh.

Những phương pháp khác nhằm lý giải vị trí của protein trong tế bào đòi hỏi sử dụng các ngăn nội bào chỉ thị đã biết cho từng vùng chuyên biệt như lưới nội chất ER,

bộ máy Golgi

,

thực bào

,

không bào

,

ty thể

,

lục lạp

,

màng sinh chất

, vv. Bằng cách sử dụng các phân tử đánh dấu huỳnh quang xanh cho những vùng chỉ thị này hoặc của những kháng thể cho những phân tử chỉ thị đã biết, người ta có thể dễ dàng nhận ra vị trí của protein cần nghiên cứu trong tế bào. Ví dụ, kỹ thuật hiển vi huỳnh quang miễn dịch gián tiếp (indirect immunofluorescence) sẽ cho phép huỳnh quang các vị trí và hiển thị chúng. Bột huỳnh quang được sử dụng để đánh dấu các ngăn của tế bào cho các mục đích tương tự.

[50]

Có những kỹ thuật khác, ví dụ như kỹ thuật

hóa mô miễn dịch

(immunohistochemistry) thường lợi dụng một kháng thể của một hay nhiều protein cần nghiên cứu mà liên hợp với các enzyme để thu được hoặc là vị trí phát sáng hoặc là tín hiệu tạo sắc tố (chromogeneic) mà các nhà nghiên cứu có thể so sánh giữa các mẫu, cho phép họ thu thập thông tin về vị trí của protein. Một kỹ thuật ứng dụng khác là

đồng cất phân đoạn

(cofractionation) trong gradien

sucrose

(hoặc những vật liệu khác) sử dụng các bước

lọc ly tâm phân đoạn

(differential centrifugation).

[51]

Trong khi kỹ thuật này không cho biết sự đồng khu trú của một khoang của tỷ trọng đã biết và protein quan tâm, nó tăng tỷ lệ tinh khiết, và tuân theo các nghiên cứu trên quy mô lớn.

Cuối cùng, phương pháp tiêu chuẩn vàng để xác định sự khu trú tế bào là bằng kỹ thuật hiển vi điện tử miễn dịch (immunoelectron microscopy). Kỹ thuật này cũng sử dụng một kháng thể với protein cần nghiên cứu, và kết hợp với các kỹ thuật hiển vi điện tử cổ điển khác. Mẫu được chuẩn bị như đối với kiểm tra qua kính hiển vi điện từ thông thường, và sau đó được xử lý bằng một kháng thể với protein quan tâm mà liên hợp với vật liệu có mật độ electron dày đặc, mà thường là vàng. Kỹ thuật này cho phép xác định được chi tiết siêu cấu trúc cũng những vị trí của protein đang cần nghiên cứu.

[52]

Thông qua các ứng dụng kỹ thuật di truyền khác được biết đến như gây đột biến định hướng điểm (site-directed mutagenesis), các nhà nghiên cứu có thể thay đổi được trình tự của protein và do đó đến cấu trúc của nó, sự khu trú tế bào, và tính nhạy cảm đối với sự điều hòa biểu hiện. Kỹ thuật này thậm chí cho phép đính những phân tử amino acid không có trong tự nhiên vào protein, bằng sử dụng các tRNA được sửa đổi,

[53]

và có thể cho phép đánh giá sự hợp lý trong

thiết kế

protein mới với những tính chất nổi bật.

[54]

Xem thêm: Danh Sách Các Trường Đại Học ở Hà Nội (Đã phân cấp độ)

Proteomic[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Tổng toàn bộ protein ở một thời điểm có trong một tế bào hoặc loại tế bào được gọi là bộ protein hay

proteome

, và ngành nghiên cứu tập hợp dữ liệu lớn như thế gọi là

proteomic

, được đặt tên tương tự như của ngành

geneomic

. Các kỹ thuật thực nghiệm quan trọng của proteomic bao gồm điện di trên keo hai chiều (2D gel electrophoresis),

[55]

cho phép tách số lượng lớn các protein,

phương pháp khối phổ

,

[56]

cho phép nhanh chóng nhận ra loại protein và trình tự các peptide (hầu hết sau khi tiêu hóa trên gel (in-gel digestion)),

protein microarray

,

[57]

cho phép xác định mức độ tương đối của một số lớn các protein có mặt trong một tế bào, và sàng lọc thể lai hai mảnh (two-hybrid screening), cho phép khám phá một cách có hệ thống tương tác protein-protein.

[58]

Tổng toàn bộ các tương tác sinh học khả dĩ như những tương tác này gọi là

interactome

.

[59]

Nỗ lực có hệ thống nhằm xác định cấu trúc của protein biểu diễn cho mỗi hình dạng gập khả dĩ gọi là ngành nghiên cứu bộ gene cấu trúc (structural geneomics).

[60]

Tin sinh học[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Rất nhiều phương pháp tính toán đã được phát triển để phân tích cấu trúc, chức năng, và sự tiến hóa của protein.

Nhờ sự phát triển của những công cụ này giúp đem lại lượng lớn dữ liệu thu thập được về bộ gene và bộ protein (proteomic) ở nhiều sinh vật, bao gồm

bộ gene người

. Không thể đơn giản chỉ nghiên cứu bằng thực nghiệm mọi protein được, do vậy chỉ có một vài phân tử được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm trong khi các công cụ tính toán được sử dụng để ngoại suy ra những protein tương tự. Những protein

tương đồng

này có thể nhận ra với độ chính xác cao ở những sinh vật có liên hệ xa bởi phương pháp bắt cặp trình tự (sequence alignment). Bộ gene và trình tự gene được tìm kiếm bằng nhiều công cụ khác nhau cho những tính chất nhất định. Các công cụ nhận diện trình tự (sequence profiling tools) có khả năng tìm ra những vị trí

enzyme giới hạn

,

khung đọc mở

(open reading frame) ở trình tự

nucleotide

, và dự đoán cấu trúc bậc 2.

Cây phát sinh chủng loài

có thể xây dựng và các giả thuyết tiến hóa được phát triển nhờ sử dụng các phần mềm chuyên dụng như

ClustalW

khi xem xét tổ tiên của những sinh vật hiện đại và các gene mà chúng biểu hiện. Lĩnh vực tin sinh học hiện nay trở thành công cụ quý giá cho phân tích gene và protein.

Dự đoán cấu trúc và mô phỏng[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Các amino acid có thể được phân tích để dự đoán cấu trúc bậc 2, bậc 3 và cấu trúc protein bậc 4, trong trường hợp này hemoglobin chứa các nhóm

heme

.

Bổ sung cho ngành bộ gene cấu trúc (structural geneomic), lĩnh vực dự đoán cấu trúc protein phát triển các mô hình toán học hữu hiệu về protein để dự đoán lý thuyết dựa trên công cụ tính toán về cấu trúc của chúng, thay vì phát hiện cấu trúc protein trong phòng thí nghiệm.

[61]

Phương pháp dự đoán cấu trúc thành công nhất, gọi là mô hình đồng đẳng (homology modeling), dựa trên sự tồn tại của một cấu trúc “khuôn mẫu” với trình tự giống với của protein đang được xây dựng mô hình; mục đích của bộ gene cấu trúc là cung cấp hình ảnh biểu diễn thỏa đáng trong các cấu trúc đã biết để mô hình hóa nhiều nhất có thể các cấu trúc còn chưa được biết.

[62]

Mặc dù mục tiêu tạo ra những mô hình chính xác vẫn còn là thử thách khi chỉ những khuôn mẫu có liên hệ xa là mới có, người ta đã đề xuất rằng sự

bắt cặp trình tự

là nút thắt cổ chai trong quá trình này, khi có thể tạo ra những mô hình khá chính xác nếu đã biết một trình tự bắt cặp “hoàn hảo”.

[63]

Nhiều phương pháp dự đoán cấu trúc được ứng dụng trong lĩnh vực

kỹ thuật protein

, trong đó những protein gập lạ đã được thiết kế.

[64]

Một vấn đề tính toán phức tạp hợp đó là dự đoán tương tác liên phân tử, như trong sự cập bến của phân tử (molecular docking) và dự đoán tương tác protein–protein.

[65]

Những mô hình toán học để mô phỏng tiến trình động lực của sự

gập protein

và liên kết protein bao gồm

cơ học phân tử

, và đặc biệt là

động lực học phân tử

.

Kỹ thuật Monte Carlo

trang bị cho các tính toán, mà dựa trên

điện toán phân tán

và tính toán song song tiên tiến (ví dụ như dự án

Folding@home

[66]

thực hiện mô phỏng cấu trúc phân tử dựa trên

GPU

). Mô phỏng in silico khám phá ra sự gập của những miền nhỏ xoắn α trên protein như đầu của

villin

[67]

và protein phụ cho

HIV

.

[68]

Các phương pháp lai kết hợp chuẩn động lực học phân tử với toán học của

cơ học lượng tử

để khám phá các trạng thái điện tử của

rhodopsin

.

[69]

Dự đoán protein mất trật tự và cấu trúc không cố định[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Nhiều protein (ở sinh vật nhân thực Eucaryota ~33%) chứa nhiều đoạn với cấu trúc không ổn định nhưng có chức năng sinh học và được phân loại thành

protein mất trật tự nội tại

(intrinsically disordered proteins).

[70]

Dự đoán và phân tích protein mất trật tự do đó là một mảng quan trọng của nghiên cứu cấu trúc protein.

[71]

Dinh dưỡng[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Pho mát

.

Canh chua gồm

rau muống

.

Hầu hết các

vi sinh vật

và thực vật có thể sinh tổng hợp tất cả 20 amino acid chính, trong khi động vật (bao gồm con người) phải lấy một số amino acid từ

thức ăn

.

[27]

Các amino acid mà một sinh vật không thể tự tổng hợp được gọi là các

amino acid thiết yếu

. Những enzyme quan trọng mà tham gia tổng hợp một số amino acid không có ở động vật — như

aspartokinase

, tham gia xúc tác ở phản ứng đầu tiên của quá trình tổng hợp

lysine

,

methionine

, và

threonine

từ

aspartate

. Nếu các amino acid có mặt trong môi trường, vi sinh vật có thể bảo tồn được năng lượng bằng cách tiếp nhận amino acid từ môi trường xung quanh chúng và điều hòa giảm sinh tổng hợp các amino acid này trong chu trình sinh dưỡng của nó.

Ở động vật, amino acid nhận được thông qua tiêu thụ thức ăn chứa protein. Protein tiêu hóa sau đó bị phân tách thành các amino acid nhờ quá trình

tiêu hóa

, mà điển hình bao gồm sự

biến tính

của protein do tiếp xúc với

acid

và bị

thủy phân

bởi enzyme xúc tác

protease

. Một số amino acid tiêu thụ được sử dụng để sinh tổng hợp protein mới, trong khi những amino acid khác chuyển hóa thành

glucose

nhờ quá trình

tân tạo glucose

(gluconeogenesis), hoặc tham gia vào

chu trình acid citric

. Việc sử dụng protein như là nhiên liệu rất quan trọng trong điều kiện

thiếu ăn

khi nó cho phép chính protein trong cơ thể được sử dụng để hỗ trợ sự sống, đặc biệt như được tìm thấy ở

.

[72]

Lịch sử và từ nguyên[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Protein được công nhận là một lớp các phân tử sinh học chuyên biệt bởi

Antoine Fourcroy

và những người khác vào thế kỷ 18, phân biệt nhờ vào đặc tính của phân tử như

đông đặc

hoặc

lên bông

(flocculate) khi xử lý qua nhiệt hoặc acid.

[73]

Các mẫu được chú ý ở thời điểm đó bao gồm albumin từ

lòng trắng

trứng

,

serum albumin

máu,

fibrin

, và

gluten

hạt lúa mì.

Nhà hóa học người Hà Lan

Gerardus Johannes Mulder

là người đầu tiên miêu tả về protein và tên gọi này được nhà hóa học người Thụy Điển

Jöns Jacob Berzelius

đặt vào năm 1838.

[74]

[75]

Mulder thực hiện các phân tích sơ cấp về những protein phổ biến và ông tìm thấy gần như mọi protein có cùng một

công thức thực nghiệm

, C400H620N100O120P1S1.

[76]

Ông đi đến kết luận sai lầm rằng chúng phải là hỗn hợp của một loại phân tử rất lớn. Thuật ngữ “protein” dùng cho những phân tử này do Berzelius, một đồng nghiệp của Mulder, đề xuất; protein bắt nguồn trong

tiếng Hy Lạp

πρώτειος (proteios), nghĩa là “sơ cấp”,

[77]

“dẫn đầu”, hoặc “đứng phía trước”,

[78]

+

-in

. Mulder nhận biết được các sản phẩm của sự thoái hóa protein như

Axit amin

leucin

mà ông tìm thấy (một cách gần đúng) trọng lượng phân tử bằng 131

Da

.

[76]

Những nhà dinh dưỡng học thời đầu như

Carl von Voit

người Đức tin rằng protein là thành phần dinh dưỡng quan trọng nhất để duy trì cấu trúc của cơ thể, bởi vì niềm tin phổ biến thời đấy cho rằng “máu tươi tạo máu tươi” (“flesh makes flesh“).

[79]

Karl Heinrich Ritthausen

thêm vào các dạng protein đã biết bao gồm

acid glutamic

. Ở Trung tâm thí nghiệm nông nghiệp Connecticut (Connecticut Agricultural Experiment Station), nhà hóa học

Thomas Burr Osborne

đã thực hiện đánh giá chi tiết các loại protein có trong cây trồng. Nghiên cứu cùng

Lafayette Mendel

và áp dụng

quy luật cực tiểu của Liebig

khi nuôi

chuột thí nghiệm

, họ đã thiết lập lên danh mục các amino acid dinh dưỡng thiết yếu. Công trình này được tiếp tục nghiên cứu và trao đổi hợp tác với

William Cumming Rose

. Hiểu biết protein là các chuỗi

polypeptide

thông qua nghiên cứu của hai nhà hóa học

người Đức

Franz Hofmeister

Hermann Emil Fischer

vào năm 1902.

[80]

[81]

Vai trò trung tâm của protein làm

enzyme

xúc tác trong sinh vật sống không được đánh giá đầy đủ cho đến tận năm 1926, khi

James B. Sumner

chỉ ra enzyme

urease

thực chất là một protein.

[82]

Sự khó khăn trong quá trình tinh sạch protein thành lượng lớn khiến các nhà hóa sinh nghiên chúng rất khó khăn ở thời điểm đầu. Do vậy, những nghiên cứu ban đầu tập trung vào những protein được tinh lọc lượng lớn, ví dụ như của

máu

, lòng trứng trắng, nhiều

độc tố

khác nhau, và các enzyme tiêu hóa / trao đổi chất lấy từ các

lò sát sinh

. Trong thập niên 1950, công ty Armour Hot Dog Co. đã lọc được khoảng 1 kg thuần khiết

ribonuclease A

từ tuyến tụy của bò và cung cấp miễn phí cho các nhà khoa học; nhờ thế mà ribonuclease A trở thành mục tiêu nghiên cứu chính của hóa sinh trong hàng thập kỷ sau đó.

[76]

John Kendrew

đang nghiên cứu mô hình myoglobin.

Linus Pauling

được ghi nhận là đã đưa ra mô hình dự đoán thành công cấu trúc bậc 2 của các protein đối xứng đều dựa trên liên kết hiđrô, ý tưởng ông lấy từ

William Astbury

vào năm 1933.

[83]

Công trình nghiên cứu sau đó của

Walter Kauzmann

về

sự biến tính

,

[84]

[85]

dựa một phần trên nghiên cứu trước đây của

Kaj Linderstrøm-Lang

,

[86]

đóng góp vào hiểu biết quá trình gập protein (protein folding) và cấu trúc trung gian bởi tương tác

kị nước

.

Protein được

giải trình tự

đầu tiên là

insulin

, do

Frederick Sanger

thực hiện vào năm 1949. Sanger đã xác định đúng trình tự các amino acid của insulin, vì thế chứng minh một cách thuyết phục rằng các protein là những polymer mạch thẳng chứa các amino acid hơn là các mạch nhánh,

hệ keo

, hoặc

cyclol

.

[87]

Ông giành giải Nobel Hóa học cho thành tựu này vào năm 1958.

[88]

Cấu trúc protein

lần đầu tiên được quan sát là của

hemoglobin

myoglobin

, do

Max Perutz

Sir John Cowdery Kendrew

, thực hiện một cách độc lập vào năm 1958.

[89]

[90]

Tính đến năm 2017

[cập nhật]

,

ngân hàng dữ liệu protein

(Protein Data Bank) chứa hơn 126.060 protein có cấu trúc được quan sát ở cấp độ nguyên tử.

[91]

Trong thời gian gần đây, kỹ thuật hiển vi electron lạnh (cryo-electron microscopy) đối với quá trình lắp ráp đại phân tử

[92]

và tính toán dự đoán cấu trúc protein (computational protein structure prediction) của các

miền protein

nhỏ (small protein domain)

[93]

là hai phương pháp tiếp cận chính trong nghiên cứu cấu trúc protein.

Tham khảo[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  1. ^

    Nelson DL, Cox MM (2005). Lehninger’s Principles of Biochemistry (ấn bản 4). New York, New York: W. H. Freeman and Company.

  2. ^

    Gutteridge A, Thornton JM (2005). “Understanding nature’s catalytic toolkit”. Trends in Biochemical Sciences. 30 (11): 622–29.

    doi

    :

    10.1016/j.tibs.2005.09.006

    .

    PMID

     

    16214343

    .

  3. ^

    Murray et al., p. 19.

  4. ^

    Murray et al., p. 31.

  5. ^

    a

    ă

    â

    Lodish H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipurksy SL, Darnell J (2004). Molecular Cell Biology (ấn bản 5). New York, New York: WH Freeman and Company.

  6. ^

    Milo, Ron (ngày 1 tháng 12 năm 2013).

    “What is the total number of protein molecules per cell volume? A call to rethink some published values”

    . BioEssays (bằng tiếng Anh). 35 (12): 1050–1055.

    doi

    :

    10.1002/bies.201300066

    .

    ISSN

     

    1521-1878

    .

    PMC

     

    3910158

    .

    PMID

     

    24114984

    .

  7. ^

    Wu, Linfeng; Candille, Sophie I.; Choi, Yoonha; Xie, Dan; Jiang, Lihua; Li-Pook-Than, Jennifer; Tang, Hua; Snyder, Michael (2013).

    “Variation and genetic control of protein abundance in humans”

    . Nature. 499 (7456): 79–82.

    Bibcode

    :

    2013Natur.499…79W

    .

    doi

    :

    10.1038/nature12223

    .

    PMC

     

    3789121

    .

    PMID

     

    23676674

    .

  8. ^

    Kozlowski, Lukasz P. (2016). “Proteome-pI: proteome isoelectric point database”. Nucleic Acids Research. 45 (D1): D1112–D1116.

    doi

    :

    10.1093/nar/gkw978

    .

    ISSN

     

    0305-1048

    .

  9. ^

    a

    ă

    van Holde and Mathews, pp. 1002–42.

  10. ^

    Dobson CM (2000). “The nature and significance of protein folding”. Trong Pain RH (biên tập). Mechanisms of Protein Folding. Oxford, Oxfordshire: Oxford University Press. tr. 1–28.

    ISBN

     

    0-19-963789-X

    .

  11. ^

    Fulton A, Isaacs W (1991). “Titin, a huge, elastic sarcomeric protein with a probable role in morphogenesis”. BioEssays. 13 (4): 157–61.

    doi

    :

    10.1002/bies.950130403

    .

    PMID

     

    1859393

    .

  12. ^

    Bruckdorfer T, Marder O, Albericio F (2004). “From production of peptides in milligram amounts for research to multi-tons quantities for drugs of the future”. Current Pharmaceutical Biotechnology. 5 (1): 29–43.

    doi

    :

    10.2174/1389201043489620

    .

    PMID

     

    14965208

    .

  13. ^

    Schwarzer D, Cole P (2005). “Protein semisynthesis and expressed protein ligation: chasing a protein’s tail”. Current Opinion in Chemical Biology. 9 (6): 561–69.

    doi

    :

    10.1016/j.cbpa.2005.09.018

    .

    PMID

     

    16226484

    .

  14. ^

    Kent SB (2009). “Total chemical synthesis of proteins”. Chemical Society Reviews. 38 (2): 338–51.

    doi

    :

    10.1039/b700141j

    .

    PMID

     

    19169452

    .

  15. ^

    Murray et al., p. 36.

  16. ^

    Murray et al., p. 37.

  17. ^

    Murray et al., pp. 30–34.

  18. ^

    van Holde and Mathews, pp. 368–75.

  19. ^

    a

    ă

    Lodish H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipurksy SL, Darnell J (2016). Molecular Cell Biology (ấn bản 8). W.H Freeman. tr. 72.

    ISBN

     

    978-1464183393

    .Quản lý CS1: sử dụng tham số tác giả (

    liên kết

    )

  20. ^

    van Holde and Mathews, pp. 165–85.

  21. ^

    Fernández A, Scott R (2003).

    “Dehydron: a structurally encoded signal for protein interaction”

    . Biophysical Journal. 85 (3): 1914–28.

    Bibcode

    :

    2003BpJ….85.1914F

    .

    doi

    :

    10.1016/S0006-3495(03)74619-0

    .

    PMC

     

    1303363

    .

    PMID

     

    12944304

    .

  22. ^

    Branden and Tooze, pp. 340–41.

  23. ^

    Gonen T, Cheng Y, Sliz P, Hiroaki Y, Fujiyoshi Y, Harrison SC, Walz T (2005).

    “Lipid-protein interactions in double-layered two-dimensional AQP0 crystals”

    . Nature. 438 (7068): 633–38.

    Bibcode

    :

    2005Natur.438..633G

    .

    doi

    :

    10.1038/nature04321

    .

    PMC

     

    1350984

    .

    PMID

     

    16319884

    .

  24. ^

    Standley DM, Kinjo AR, Kinoshita K, Nakamura H (2008).

    “Protein structure databases with new web services for structural biology and biomedical research”

    . Briefings in Bioinformatics. 9 (4): 276–85.

    doi

    :

    10.1093/bib/bbn015

    .

    PMID

     

    18430752

    .

  25. ^

    Walian P, Cross TA, Jap BK (2004).

    “Structural genomics of membrane proteins”

    . Genome Biology. 5 (4): 215.

    doi

    :

    10.1186/gb-2004-5-4-215

    .

    PMC

     

    395774

    .

    PMID

     

    15059248

    .

    Bản gốc

    lưu trữ ngày 2 tháng 1 năm 2016. Truy cập ngày 18 tháng 4 năm 2017.

  26. ^

    Sleator RD. (2012). “Prediction of protein functions”. Methods in Molecular Biology. Methods in Molecular Biology. 815: 15–24.

    doi

    :

    10.1007/978-1-61779-424-7_2

    .

    ISBN

     

    978-1-61779-423-0

    .

    PMID

     

    22130980

    .

  27. ^

    a

    ă

    Voet D, Voet JG. (2004). Biochemistry Vol 1 3rd ed. Wiley: Hoboken, NJ.

  28. ^

    Sankaranarayanan R, Moras D (2001). “The fidelity of the translation of the genetic code”. Acta Biochimica Polonica. 48 (2): 323–35.

    PMID

     

    11732604

    .

  29. ^

    van Holde and Mathews, pp. 830–49.

  30. ^

    Copland JA, Sheffield-Moore M, Koldzic-Zivanovic N, Gentry S, Lamprou G, Tzortzatou-Stathopoulou F, Zoumpourlis V, Urban RJ, Vlahopoulos SA (2009). “Sex steroid receptors in skeletal differentiation and epithelial neoplasia: is tissue-specific intervention possible?”. BioEssays. 31 (6): 629–41.

    doi

    :

    10.1002/bies.200800138

    .

    PMID

     

    19382224

    .

  31. ^

    Samarin S, Nusrat A (2009). “Regulation of epithelial apical junctional complex by Rho family GTPases”. Frontiers in Bioscience. 14 (14): 1129–42.

    doi

    :

    10.2741/3298

    .

    PMID

     

    19273120

    .

  32. ^

    Bailey, Regina.

    “Protein function”

    . thoughtco.com.

    Bản gốc

    lưu trữ ngày 19 tháng 4 năm 2017. Truy cập ngày 16 tháng 4 năm 2017.

  33. ^

    “What are proteins and what do they do?”

    . National Institutes of Health.

    Bản gốc

    lưu trữ ngày 22 tháng 1 năm 2020. Truy cập ngày 16 tháng 4 năm 2017.

  34. ^

    Bairoch A (2000).

    “The ENZYME database in 2000”

    (PDF). Nucleic Acids Research. 28 (1): 304–305.

    doi

    :

    10.1093/nar/28.1.304

    .

    PMC

     

    102465

    .

    PMID

     

    10592255

    .

    Bản gốc

    (PDF) lưu trữ ngày 1 tháng 6 năm 2011.

  35. ^

    Radzicka A, Wolfenden R (1995). “A proficient enzyme”. Science. 267 (5194): 90–93.

    Bibcode

    :

    1995Sci…267…90R

    .

    doi

    :

    10.1126/science.7809611

    .

    PMID

     

    7809611

    .

  36. ^

    EBI External Services (ngày 20 tháng 1 năm 2010).

    “The Catalytic Site Atlas at The European Bioinformatics Institute”

    . Ebi.ac.uk. Truy cập ngày 16 tháng 1 năm 2011.

  37. ^

    Pickel B, Schaller A (2013). “Dirigent proteins: molecular characteristics and potential biotechnological applications”. Applied Microbiology and Biotechnology. 97 (19): 8427–8438.

    doi

    :

    10.1007/s00253-013-5167-4

    .

    PMID

     

    23989917

    .

  38. ^

    Branden and Tooze, pp. 251–81.

  39. ^

    van Holde and Mathews, pp. 247–50.

  40. ^

    van Holde and Mathews, pp. 220–29.

  41. ^

    Rüdiger H, Siebert HC, Solís D, Jiménez-Barbero J, Romero A, von der Lieth CW, Diaz-Mariño T, Gabius HJ (2000). “Medicinal chemistry based on the sugar code: fundamentals of lectinology and experimental strategies with lectins as targets”. Current Medicinal Chemistry. 7 (4): 389–416.

    doi

    :

    10.2174/0929867003375164

    .

    PMID

     

    10702616

    .

  42. ^

    Branden and Tooze, pp. 232–34.

  43. ^

    van Holde and Mathews, pp. 178–81.

  44. ^

    van Holde and Mathews, pp. 258–64; 272.

  45. ^

    Murray et al., pp. 21–24.

  46. ^

    Hey J, Posch A, Cohen A, Liu N, Harbers A (2008). “Fractionation of complex protein mixtures by liquid-phase isoelectric focusing”. Methods in Molecular Biology. Methods in Molecular Biology™. 424: 225–39.

    doi

    :

    10.1007/978-1-60327-064-9_19

    .

    ISBN

     

    978-1-58829-722-8

    .

    PMID

     

    18369866

    .

  47. ^

    Terpe K (2003). “Overview of tag protein fusions: from molecular and biochemical fundamentals to commercial systems”. Applied Microbiology and Biotechnology. 60 (5): 523–33.

    doi

    :

    10.1007/s00253-002-1158-6

    .

    PMID

     

    12536251

    .

  48. ^

    Stepanenko OV, Verkhusha VV, Kuznetsova IM, Uversky VN, Turoverov KK (2008).

    “Fluorescent proteins as biomarkers and biosensors: throwing color lights on molecular and cellular processes”

    . Current Protein & Peptide Science. 9 (4): 338–69.

    doi

    :

    10.2174/138920308785132668

    .

    PMC

     

    2904242

    .

    PMID

     

    18691124

    .

  49. ^

    Yuste R (2005). “Fluorescence microscopy today”. Nature Methods. 2 (12): 902–904.

    doi

    :

    10.1038/nmeth1205-902

    .

    PMID

     

    16299474

    .

  50. ^

    Margolin W (2000).

    “Green fluorescent protein as a reporter for macromolecular localization in bacterial cells”

    . Methods (San Diego, Calif.). 20 (1): 62–72.

    doi

    :

    10.1006/meth.1999.0906

    .

    PMID

     

    10610805

    .

  51. ^

    Walker JH, Wilson K (2000). Principles and Techniques of Practical Biochemistry. Cambridge, UK: Cambridge University Press. tr. 287–89.

    ISBN

     

    0-521-65873-X

    .

  52. ^

    Mayhew TM, Lucocq JM (2008).

    “Developments in cell biology for quantitative immunoelectron microscopy based on thin sections: a review”

    . Histochemistry and Cell Biology. 130 (2): 299–313.

    doi

    :

    10.1007/s00418-008-0451-6

    .

    PMC

     

    2491712

    .

    PMID

     

    18553098

    .

  53. ^

    Hohsaka T, Sisido M (2002). “Incorporation of non-natural amino acids into proteins”. Current Opinion in Chemical Biology. 6 (6): 809–15.

    doi

    :

    10.1016/S1367-5931(02)00376-9

    .

    PMID

     

    12470735

    .

  54. ^

    Cedrone F, Ménez A, Quéméneur E (2000). “Tailoring new enzyme functions by rational redesign”. Current Opinion in Structural Biology. 10 (4): 405–10.

    doi

    :

    10.1016/S0959-440X(00)00106-8

    .

    PMID

     

    10981626

    .

  55. ^

    Görg A, Weiss W, Dunn MJ (2004). “Current two-dimensional electrophoresis technology for proteomics”. Proteomics. 4 (12): 3665–85.

    doi

    :

    10.1002/pmic.200401031

    .

    PMID

     

    15543535

    .

  56. ^

    Conrotto P, Souchelnytskyi S (2008). “Proteomic approaches in biological and medical sciences: principles and applications”. Experimental Oncology. 30 (3): 171–80.

    PMID

     

    18806738

    .

  57. ^

    Joos T, Bachmann J (2009).

    “Protein microarrays: potentials and limitations”

    . Frontiers in Bioscience. 14 (14): 4376–85.

    doi

    :

    10.2741/3534

    .

    PMID

     

    19273356

    .

  58. ^

    Koegl M, Uetz P (2007).

    “Improving yeast two-hybrid screening systems”

    . Briefings in Functional Genomics & Proteomics. 6 (4): 302–12.

    doi

    :

    10.1093/bfgp/elm035

    .

    PMID

     

    18218650

    .

    Bản gốc

    lưu trữ ngày 15 tháng 4 năm 2013. Truy cập ngày 18 tháng 4 năm 2017.

  59. ^

    Plewczyński D, Ginalski K (2009). “The interactome: predicting the protein–protein interactions in cells”. Cellular & Molecular Biology Letters. 14 (1): 1–22.

    doi

    :

    10.2478/s11658-008-0024-7

    .

    PMID

     

    18839074

    .

  60. ^

    Zhang C, Kim SH (2003). “Overview of structural genomics: from structure to function”. Current Opinion in Chemical Biology. 7 (1): 28–32.

    doi

    :

    10.1016/S1367-5931(02)00015-7

    .

    PMID

     

    12547423

    .

  61. ^

    Zhang Y (2008).

    “Progress and challenges in protein structure prediction”

    . Current Opinion in Structural Biology. 18 (3): 342–48.

    doi

    :

    10.1016/j.sbi.2008.02.004

    .

    PMC

     

    2680823

    .

    PMID

     

    18436442

    .

  62. ^

    Xiang Z (2006).

    “Advances in homology protein structure modeling”

    . Current Protein and Peptide Science. 7 (3): 217–27.

    doi

    :

    10.2174/138920306777452312

    .

    PMC

     

    1839925

    .

    PMID

     

    16787261

    .

  63. ^

    Zhang Y, Skolnick J (2005).

    “The protein structure prediction problem could be solved using the current PDB library”

    . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (4): 1029–34.

    Bibcode

    :

    2005PNAS..102.1029Z

    .

    doi

    :

    10.1073/pnas.0407152101

    .

    PMC

     

    545829

    .

    PMID

     

    15653774

    .

  64. ^

    Kuhlman B, Dantas G, Ireton GC, Varani G, Stoddard BL, Baker D (2003).

    “Design of a novel globular protein fold with atomic-level accuracy”

    . Science. 302 (5649): 1364–68.

    Bibcode

    :

    2003Sci…302.1364K

    .

    doi

    :

    10.1126/science.1089427

    .

    PMID

     

    14631033

    .

  65. ^

    Ritchie DW (2008). “Recent progress and future directions in protein–protein docking”. Current Protein and Peptide Science. 9 (1): 1–15.

    doi

    :

    10.2174/138920308783565741

    .

    PMID

     

    18336319

    .

  66. ^

    Scheraga HA, Khalili M, Liwo A (2007). “Protein-folding dynamics: overview of molecular simulation techniques”. Annual Review of Physical Chemistry. 58: 57–83.

    Bibcode

    :

    2007ARPC…58…57S

    .

    doi

    :

    10.1146/annurev.physchem.58.032806.104614

    .

    PMID

     

    17034338

    .

  67. ^

    Zagrovic B, Snow CD, Shirts MR, Pande VS (2002). “Simulation of folding of a small alpha-helical protein in atomistic detail using worldwide-distributed computing”. Journal of Molecular Biology. 323 (5): 927–37.

    doi

    :

    10.1016/S0022-2836(02)00997-X

    .

    PMID

     

    12417204

    .

  68. ^

    Herges T, Wenzel W (2005). “In silico folding of a three helix protein and characterization of its free-energy landscape in an all-atom force field”. Physical Review Letters. 94 (1): 018101.

    Bibcode

    :

    2005PhRvL..94a8101H

    .

    doi

    :

    10.1103/PhysRevLett.94.018101

    .

    PMID

     

    15698135

    .

  69. ^

    Hoffmann M, Wanko M, Strodel P, König PH, Frauenheim T, Schulten K, Thiel W, Tajkhorshid E, Elstner M (2006). “Color tuning in rhodopsins: the mechanism for the spectral shift between bacteriorhodopsin and sensory rhodopsin II”. Journal of the American Chemical Society. 128 (33): 10808–18.

    doi

    :

    10.1021/ja062082i

    .

    PMID

     

    16910676

    .

  70. ^

    Ward, J. J.; Sodhi, J. S.; McGuffin, L. J.; Buxton, B. F.; Jones, D. T. (2004). “Prediction and functional analysis of native disorder in proteins from the three kingdoms of life”. Journal of Molecular Biology. 337 (3): 635–45.

    doi

    :

    10.1016/j.jmb.2004.02.002

    .

    PMID

     

    15019783

    .

  71. ^

    Peter Tompa; Alan Fersht (ngày 18 tháng 11 năm 2009).

    Structure and Function of Intrinsically Disordered Proteins

    . CRC Press.

    ISBN

     

    978-1-4200-7893-0

    .

  72. ^

    Brosnan J (tháng 6 năm 2003).

    “Interorgan amino acid transport and its regulation”

    . Journal of Nutrition. 133 (6 Suppl 1): 2068S–72S.

    PMID

     

    12771367

    .

  73. ^

    Thomas Burr Osborne (1909):

    The Vegetable Proteins

    , History pp 1 to 6, from archive.org

  74. ^

    Bulletin des Sciences Physiques et Naturelles en Néerlande (1838). pg 104.

    SUR LA COMPOSITION DE QUELQUES SUBSTANCES ANIMALES

  75. ^

    Hartley Harold (1951). “Origin of the Word ‘Protein.”. Nature. 168 (4267): 244–244.

    Bibcode

    :

    1951Natur.168..244H

    .

    doi

    :

    10.1038/168244a0

    .

  76. ^

    a

    ă

    â

    Perrett D (2007). “From ‘protein’ to the beginnings of clinical proteomics”. Proteomics: Clinical Applications. 1 (8): 720–38.

    doi

    :

    10.1002/prca.200700525

    .

    PMID

     

    21136729

    .

  77. ^

    New Oxford Dictionary of English

  78. ^

    Reynolds JA, Tanford C (2003). Nature’s Robots: A History of Proteins (Oxford Paperbacks). New York, New York: Oxford University Press. tr. 15.

    ISBN

     

    0-19-860694-X

    .

  79. ^

    Bischoff TLW, Voit, C (1860). Die Gesetze der Ernaehrung des Pflanzenfressers durch neue Untersuchungen festgestellt (bằng tiếng Đức). Leipzig, Heidelberg.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả (

    liên kết

    ) Quản lý CS1: ngôn ngữ không rõ (

    liên kết

    )

  80. ^

    “Hofmeister, Franz”

    . encyclopedia.com. Truy cập ngày 4 tháng 4 năm 2017.

  81. ^

    “Protein, section: Classification of protein”

    . britannica.com. Truy cập ngày 4 tháng 4 năm 2017.

  82. ^

    Sumner JB (1926).

    “The isolation and crystallization of the enzyme urease. Preliminary paper”

    (PDF). Journal of Biological Chemistry. 69 (2): 435–41.

  83. ^

    Pauling L, Corey RB, Branson HR (1951).

    “The structure of proteins: two hydrogen-bonded helical configurations of the polypeptide chain”

    (PDF). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 37 (5): 235–40.

    Bibcode

    :

    1951PNAS…37..235P

    .

    doi

    :

    10.1073/pnas.37.5.235

    .

    PMC

     

    1063348

    .

    PMID

     

    14834145

    .

  84. ^

    Kauzmann W (1956). “Structural factors in protein denaturation”. Journal of Cellular Physiology. Supplement. 47 (Suppl 1): 113–31.

    doi

    :

    10.1002/jcp.1030470410

    .

    PMID

     

    13332017

    .

  85. ^

    Kauzmann W (1959). “Some factors in the interpretation of protein denaturation”. Advances in Protein Chemistry. Advances in Protein Chemistry. 14: 1–63.

    doi

    :

    10.1016/S0065-3233(08)60608-7

    .

    ISBN

     

    978-0-12-034214-3

    .

    PMID

     

    14404936

    .

  86. ^

    Kalman SM, Linderstrom-Lang K, Ottesen M, Richards FM (1955). “Degradation of ribonuclease by subtilisin”. Biochimica et Biophysica Acta. 16 (2): 297–99.

    doi

    :

    10.1016/0006-3002(55)90224-9

    .

    PMID

     

    14363272

    .

  87. ^

    Sanger F (1949).

    “The terminal peptides of insulin”

    . Biochemical Journal. 45 (5): 563–74.

    PMC

     

    1275055

    .

    PMID

     

    15396627

    .

  88. ^

    Sanger F. (1958),

    Nobel lecture: The chemistry of insulin

    (PDF), Nobelprize.org

  89. ^

    Muirhead H, Perutz M (1963). “Structure of hemoglobin. A three-dimensional fourier synthesis of reduced human hemoglobin at 5.5 Å resolution”. Nature. 199 (4894): 633–38.

    Bibcode

    :

    1963Natur.199..633M

    .

    doi

    :

    10.1038/199633a0

    .

    PMID

     

    14074546

    .

  90. ^

    Kendrew J, Bodo G, Dintzis H, Parrish R, Wyckoff H, Phillips D (1958). “A three-dimensional model of the myoglobin molecule obtained by X-ray analysis”. Nature. 181 (4610): 662–66.

    Bibcode

    :

    1958Natur.181..662K

    .

    doi

    :

    10.1038/181662a0

    .

    PMID

     

    13517261

    .

  91. ^

    “RCSB Protein Data Bank”

    .

    Bản gốc

    lưu trữ ngày 18 tháng 4 năm 2015. Truy cập ngày 5 tháng 4 năm 2014.

  92. ^

    Zhou ZH (2008).

    “Towards atomic resolution structural determination by single-particle cryo-electron microscopy”

    . Current Opinion in Structural Biology. 18 (2): 218–28.

    doi

    :

    10.1016/j.sbi.2008.03.004

    .

    PMC

     

    2714865

    .

    PMID

     

    18403197

    .

  93. ^

    Keskin O, Tuncbag N, Gursoy A (2008). “Characterization and prediction of protein interfaces to infer protein-protein interaction networks”. Current Pharmaceutical Biotechnology. 9 (2): 67–76.

    doi

    :

    10.2174/138920108783955191

    .

    PMID

     

    18393863

    .

Sách[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  • Branden C, Tooze J (1999). Introduction to Protein Structure. New York: Garland Pub.

    ISBN

     

    0-8153-2305-0

    .

  • Murray RF, Harper HW, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW (2006). Harper’s Illustrated Biochemistry. New York: Lange Medical Books/McGraw-Hill.

    ISBN

     

    0-07-146197-3

    .

  • Van Holde KE, Mathews CK (1996).

    Biochemistry

    . Menlo Park, California: Benjamin/Cummings Pub. Co., Inc.

    ISBN

     

    0-8053-3931-0

    .

Liên kết ngoài[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  • Protein (biochemistry)

    tại

    Encyclopædia Britannica

    (tiếng Anh)

  • Protein

    tại

    Từ điển bách khoa Việt Nam

Cơ sở dữ liệu và các dự án[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  • The Protein Naming Utility

    Lưu trữ

    2012-12-21 tại

    Archive.today

  • Human Protein Atlas

  • NCBI Entrez Protein database

  • NCBI Protein Structure database

  • Human Protein Reference Database

  • Human Proteinpedia

  • Folding@Home (Stanford University)

  • Comparative Toxicogeneomics Database

    curates protein–chemical interactions, as well as gene/protein–disease relationships and chemical-disease relationships.

  • Bioinformatic Harvester

    [

    liên kết hỏng

    ] A Meta search engine (29 databases) for gene and protein information.

  • Protein Databank in Europe

    (see also

    PDBeQuips

    , short articles and tutorials on interesting PDB structures)

  • Research Collaboratory for Structural Bioinformatics

    (see also

    Molecule of the Month

    Lưu trữ

    2020-07-24 tại

    Wayback Machine

    , presenting short accounts on selected proteins from the PDB)

  • Proteopedia – Life in 3D

    : rotatable, zoomable 3D model with wiki annotations for every known protein molecular structure.

  • UniProt the Universal Protein Resource

    Lưu trữ

    2008-06-08 tại

    Wayback Machine

  • neXtProt – Exploring the universe of human proteins

    : human-centric protein knowledge resource

  • Multi-Omics Profiling Expression Database: MOPED

    Lưu trữ

    2014-10-22 tại

    Wayback Machine

    human and model organism protein/gene knowledge and expression data

Các website giáo dục[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  • “An Introduction to Proteins”

    from HOPES (Huntington’s Disease Outreach Project for Education at Stanford)

  • Proteins: Biogenesis to Degradation – The Virtual Library of Biochemistry and Cell Biology

    Lưu trữ

    2005-02-19 tại

    Wayback Machine

  • Alphabet of Protein Structures

Lấy từ “

https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Protein&oldid=64927259

Chuyên mục: Kiến thức

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button