藥學職稱主管藥師基礎知識：超二級結構域

導語：超二級結構也稱之基元(motif)。是指在球狀蛋白質分子的一級結構的基礎上，相鄰的二級結構單位(α螺旋β摺疊等)在三維摺疊中相互靠近。

超二級結構域(domain)也是蛋白質構象中二級結構與三級結構之間的一個層次。在較大的蛋白質分子中，由於多肽鏈上相鄰的超二級結構緊密聯繫，形成二個或多個在空間上可以明顯區別它與蛋白質亞基結構的區別。

一般每個結構域約由100-200個氨基酸殘基組成，各有獨特的空間構象，並承擔不同的生物學功能。如免疫球蛋白(IgG)由12個結構域組成，其中兩個輕鏈上各有2個，兩個重鏈上各有4個;補體結合部位與抗原結合部位處於不同的結構域。

一個蛋白質分子中的幾個結構域有的相同，有的不同;而不同蛋白質分子之間肽鏈中的各結構域也可以相同。如乳酸脱氫酶、3-磷酸甘油醛脱氫酶、蘋果酸脱氫酶等均屬以NAD+為輔酶的脱氫酶類，它們各自由2個不同的結構域組成，但它們與NAD+結合的結構域構象則基本相同。

　　超二級結構組合單元

　　αα組合形式

若干二級結構可以特殊的幾何組合出現在蛋白質結構中，這些組合起來的`結構單元稱作超二級結構或花樣。超二級結構可與某些特殊的生物功能相聯繫，也可僅作為結構的組裝塊。α-環-α花樣是含有兩個α-螺旋，並以一個環區域相連接的具有特殊功能的超二級結構。在已知的蛋白質結構中觀察到兩種這樣的花樣，一種是 DNA結合花樣，另一種是鈣結合花樣又稱EF手，每種都有自己的幾何形狀和所需的氨基酸殘基序列。

EF手出現在來自肌肉的蛋白Parvalbumin，troponin以及calmodulin等結構中，它們通過結合鈣來調節細胞功能的變化。EF手提供了一個維持鈣配基的支架用於結合和釋放鈣，這是人們在蛋白質結構中首先認識的功能花樣之一。

　　ββ組合形式

髮夾β或β-環-β花樣是兩條反平行的β-鏈，通過一個環相連接構成的超二級結構，在蛋白質結構中頻繁出現。Β-回折中相鄰近的兩條β鏈易形成這種髮夾β 花樣。兩條β鏈之間的環的長度不等，一般為2-5個殘基。與α-環-α花樣不同的是，髮夾β花樣無特殊的功能。

　　希臘圖案花樣

四個鄰近的反平行β-鏈通常被排列為類似於古希臘裝飾圖案，因此被稱作希臘圖案花樣，常見於蛋白質結構中，但與特殊功能無直接關聯。

　　βαβ組合形式

髮夾花樣通常用來連接兩條反平行的β-鏈。如何連接兩條平行的β-鏈?如果兩條相鄰塊平行β-鏈的殘基順序是連續的，其連接部分必須處於β-回折的兩端。多肽鏈必須依靠環區域轉兩次才能夠使這兩條鏈平行，依次為：β鏈-環1-α螺旋-環2-β鏈，這樣的花樣稱為β-α-β花樣。此花樣在具有平行β-回折的每一種蛋白質結構中均存在。在這樣的結構中，與β-鏈的羧基端和α-螺旋的氨基端相連的環1常含有功能性結合部位或活性部位，而另一個與β-鏈的氨基端和 α-螺旋的竣基端相連的環2則尚未發現與活性部位有關。這種β-α-β花樣可以認為是一個鬆散的螺旋圈，在已知的蛋白質結構中，基本上每一個β-α-β花樣都是右手α-螺旋，因此被稱作"右手"花樣，對此尚無滿意的解釋。