タンパク質はどのように区別されますか

アミノ酸のさまざまな組み合わせは、タンパク質にさまざまな特性を与えます。したがって、タンパク質を互いに区別するために使用する必要がある主な機能は、タンパク質のアミノ酸配列です。ただし、タンパク質はそのサイズと生化学的特性によっても区別できます。

タンパク質は、細胞内の構造的、機能的、および調節分子として機能する主要なタイプの生体分子です。各タンパク質は、二次構造と三次構造に折りたたまれたポリペプチド鎖で構成され、三次元分子を生成します。機能性分子でありながら、タンパク質の三次構造は他のタンパク質分子または補因子と相互作用し、四次構造を形成します。特定のタンパク質分子の構造と機能の主な決定要因は、そのアミノ酸鎖です。したがって、タンパク質間の違いは、それらのアミノ酸配列に由来します。この記事では、タンパク質がどのように区別されるかについて説明します。

対象となる主要分野

1.タンパク質とは –定義、構造、機能 2.タンパク質はどのように区別されますか –アミノ酸配列、サイズ、生化学的特性

重要な用語：アミノ酸配列、生化学的特性、ポリペプチド鎖、タンパク質、サイズ

タンパク質とは

タンパク質は、窒素原子を持つ大きな有機化合物です。それらは、1つまたは2つのアミノ酸鎖から構成され得る。各アミノ酸鎖は、ユニバーサルアミノ酸の代替アセンブリで構成されています。隣接するアミノ酸のアミノ基とカルボン酸基の間にペプチド結合が形成されるため、タンパク質はポリペプチド鎖とも呼ばれます。通常、天然のポリペプチドには約50〜2000個のアミノ酸が含まれている場合があります。タンパク質は非常に複雑で動的なタイプの分子であり、一次、二次、三次、および四次構造の4つの構造レベルで構成されています。タンパク質の3D構造を図1に示します。

図1：タンパク質の構造

人間は20000から25000のタンパク質をコードする遺伝子を持っています。これから約200万種類のタンパク質を合成することができます。しかし、人体は約5万個のタンパク質で構成されています。

タンパク質は、完全なタンパク質または不完全なタンパク質として消費される可能性があります。完全なタンパク質は、すべての必須アミノ酸で構成されています。しかし、不完全なタンパク質はいくつかの必須アミノ酸を欠いています。食物タンパク質は消化中にアミノ酸に分解されます。タンパク質は細胞の構造成分として機能します。それらはまたホルモンおよび酵素としての体の機能を調節します。それらは、ヘモグロビンなどの輸送分子としても機能します。一部のタンパク質は免疫系の構成要素です。

タンパク質はどのように区別されますか

アミノ酸配列

タンパク質は一連のアミノ酸で構成されています。アミノ酸鎖の配列は、その特定のタンパク質をコードする遺伝子のヌクレオチドの配列によって決定されます。したがって、2つのタンパク質を区別するために、対応する遺伝子配列を使用することができます。タンパク質の二次、三次、および四次構造は、アミノ酸配列に基づいて異なります。

サイズ

タンパク質は、サイズに基づいて分離することで区別できます。タンパク質のサイズは、ポリペプチド鎖のアミノ酸の数に依存します。 SDS-PAGEは、サイズに基づいてタンパク質を分離する際に使用される手法です。 SDS-PAGEでのタンパク質分離を図2に示します。

図2：SDS-PAGE

生化学的性質

タンパク質を互いに区別するために、酵素活性などの異なるタンパク質の生化学的特性を使用することができます。特定の鎖のポリペプチド鎖のアミノ酸の生化学的特性に基づいて、その生化学的特性は異なります。そのため、タンパク質の等電点も互いに異なる場合があります。等電点は、ポリペプチド鎖の正味電荷がゼロになるpHです。等電点で、タンパク質は溶液から沈殿します。

結論

タンパク質は、ポリペプチド鎖で構成された有機化合物です。タンパク質の構造は、タンパク質のアミノ酸配列に依存します。タンパク質の特性は、ポリペプチド鎖のアミノ酸の種類によって異なります。したがって、タンパク質を互いに区別するために、アミノ酸配列、サイズ、およびタンパク質の生化学的特性などの要因を使用することができます。

リファレンス：

1.ロディッシュ、ハーヴェイ。「タンパク質の機能設計」。分子細胞生物学。第4版。、米国国立医学図書館、1970年1月1日、こちらから入手できます。

画像提供：

1. Commons Wikimedia経由のLadyofHats（パブリックドメイン）による「主要なタンパク質構造レベルen」2.en.wikipediaのユーザーMagnusManskeによる「SDS-PAGE」–元々はen.wikipediaから。説明ページは、Commons Wikimedia経由で（以前は）ここ（CC BY-SA 3.0）にあります