III.

タンパク質の構造

タンパク質のもっとも基本的な構造である1次構造は、アミノ酸の直線配列をいう。鎖にそった種々のアミノ酸の配列は、タンパク質分子の構造にさまざまな影響をもたらす。水素結合、ジスルフィド結合(硫黄原子をふくむシスチンが2分子、つながりあう)、正負電荷の引き合い、疎水性と親水性の結合などによって、タンパク質分子は渦巻状にまいたり、おりたたまれたりして、アルファらせんとかベータ平板といわれる2次構造をつくる。

分子全体が、球状タンパク質などのまとまりをもった状態を、3次構造という。タンパク質が、ヘモグロビンや多くの酵素でみられるように、2個より多くのポリペプチド鎖があつまってタンパク質分子として完成する場合には、4次構造をもつといわれる。このとき、個々のポリペプチド鎖をサブユニットという。

タンパク質は熱や圧力、光などによって立体構造が変化する。また酵素作用のあるタンパク質は他の分子と反応して構造がかわる。このようなタンパク質の構造変化はどのくらいの時間でおこるのか? その長年の謎(なぞ)が2001年、4.7フェムト秒(1フェムトは1000兆分の1)の超短時間フラッシュ(光パルス)をつかって解明された。それによると、動物の目の細胞にあって光に反応するタンパク質(ロドプシン)によく似たバクテリオロドプシンというタンパク質に、そのフラッシュを断続的にあてたところ、そのタンパク質の構造は光をうけてから約800フェムト秒後に直線形からまがった形へ変化することがわかった。まさに光に反応して一瞬のうちに形をかえるのである。

→ 構造生物学