内在无序蛋白质的结构和功能
Structure and Function
of Intrinsically Disordered Proteins
编 者：Peter
Tompa
出 版 社：CRC
Press
索 书 号：Q51/T662/2010/Y
藏书地点：武大外教中心
蛋白质为生物高分子物质之一，作为一类重要的生物大分子，蛋白质主要由碳、氢、氧、氮、硫等化学元素组成。所有蛋白质都是由20种不同的L型α氨基酸连接形成的多聚体，在形成蛋白质后，这些氨基酸又被称为残基。要发挥生物学功能，蛋白质需要正确折叠为一个特定构型，主要是通过大量的非共价相互作用（如氢键，离子键，范德华力和疏水作用）来实现；此外，在一些蛋白质（特别是分泌性蛋白质）折叠中，二硫键也起到关键作用。为了从分子水平上了解蛋白质的作用机制，常常需要测定蛋白质的结构。蛋白质的结构可以包括四个层次，即一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
蛋白质的一级结构就是蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序，也是蛋白质最基本的结构，它是由基因上遗传密码的排列顺序所决定的。各种氨基酸按遗传密码的顺序，通过肽键连接起来，成为多肽链。蛋白质的一级结构决定了蛋白质的二级、三级等高级结构，成百亿的天然蛋白质各有其特殊的生物学活性，决定每一种蛋白质的生物学活性的结构特点，首先在于其肽链的氨基酸序列，由于组成蛋白质的20种氨基酸各具特殊的侧链，侧链基团的理化性质和空间排布各不相同，当它们按照不同的序列关系组合时，就可形成多种多样的空间结构和不同生物学活性的蛋白质分子。蛋白质分子的多肽链并非呈线形伸展，而是折叠和盘曲构成特有的比较稳定的空间结构。蛋白质的二级结构是指多肽链中主链原子的局部空间排布即构象，不涉及侧链部分的构象。常见的二级结构包括α-螺旋，β-片层，β-转角，无规则卷曲等。而蛋白质的多肽链在各种二级结构的基础上再进一步盘曲或折迭形成具有一定规律的结构称为蛋白质的三级结构。蛋白质三级结构的稳定主要靠次级键，包括氢键、疏水键、盐键以及范德华力等。这些次级键可存在于一级结构序号相隔很远的氨基酸残基的R基团之间，因此蛋白质的三级结构主要指氨基酸残基的侧链间的结合。次级键都是非共价键，易受环境中pH、温度、离子强度等的影响。在生物体内，蛋白质的多肽链一旦被合成后，即可根据一级结构的特点自然折叠和盘曲，形成一定的空间构象。蛋白质多种多样的功能与各种蛋白质特定的空间构象密切相关，蛋白质的空间构象是其功能活性的基础，构象发生变化，其功能活性也随之改变。蛋白质变性时，由于其空间构象被破坏，故引起功能活性丧失，变性蛋白质在复性后，构象复原，活性即能恢复。
本书关注于一类特殊的内在无序的蛋白质的结构和功能的关系。本书第一章以球蛋白为例简要介绍了蛋白质的结构和功能的原理。球蛋白的结构可以通过所有原子的坐标进行描述，但是这样的信息太复杂并不能解释它的功能，因此科学家发展了各层级的词汇来描述不同序列的蛋白质的结构。长期以来经典的结构和功能的关系是理解蛋白质的主要观念。第二章介绍了蛋白质结构无序现象的最初观察，慢慢积累以及最后达成一个共性的历史认识过程。第三章介绍了非正常蛋白质结构状态的识别技术，这些简单的技术可以用以全长蛋白质的检测，它们被认为是间接的方法，因为通过这些技术不能提供直接的结构信息，但是可以推断非正常结构蛋白质的一些行为。第四、五、六、七章分别以水动力技术，光谱学技术、核磁共振技术和蛋白质组学方法为切入点介绍了一些鉴别内在无序蛋白质行为的技术方法。内在无序蛋白质领域研究的一个很大的挑战是评估体外所观察的结构状态在多大程度上是活细胞下的真实结构反应。第八章讨论了接近体内真实条件下的内在无序蛋白质的生理状态。第九章描述了运用生物信息学的方法通过蛋白质的序列预测蛋白质的无序性。第十章是本书的主题，内在无序蛋白质的结构，但是这种蛋白质的结构往往没有共性。第十一章通过基因本体论分类系统的视角展示了内在无序蛋白质性富集的生物学进程。第十二章通过参考内在无序蛋白质执行的分子功能对它们进行功能分类。第十三章介绍了蛋白质无序性的进化历史，因为无序性和高等多细胞生物中内在无序蛋白质的调节功能的扩展是息息相关的。第十四章描述了通过不断累积的内在无序蛋白质的结构和功能信息扩展了传统的结构-功能的模式。第十五章介绍了无序蛋白质和各种疾病比如癌症，神经退行性疾病的发生的关系。
本书以内在无序蛋白质为主题，切入点奇特，区别于我们一般理解的蛋白质结构和功能的关系，为我们开辟了另一个理解蛋白质结构的视野，本书层层递进，深入浅出，可读性强，适用于本科生，研究生作为课外参考阅读使用。
本书内容
第一章 蛋白质结构和功能原理
第二章 无序蛋白质的简要历史
第三章 无序蛋白质间接的识别和鉴定技术
第四章 水动力技术
第五章 鉴定无序蛋白质的光谱学技术
第六章 核磁共振
第七章 内在无序蛋白质鉴定的蛋白质组学方法
第八章 接近体内条件下的内在无序蛋白质
第九章 无序蛋白质的预测
第十章 内在无序蛋白质的结构
第十一章 无序蛋白质富集的生物学进程
第十二章 无序蛋白质的分子功能
第十三章 无序蛋白质的进化和流行
第十四章 结构-功能范例的扩展
第十五章 结构无序和疾病
索引
（闫俊杰）