タンパク質の構造ーアミノ酸の説明から四次構造まで

タンパク質を構成するアミノ酸について

まずタンパク質を構成、いわば、『タンパク質のもと』はなんでしょうか?答えは、アミノ酸です

色々な種類のアミノ酸がいくつも繋がって、繋がったものの構造が色々と変化していき最終的に機能出来るタンパク質がうまれます。

ではそのタンパク質を構成しているアミノ酸はどのように構成されているのでしょうか?

アミノ酸はC(炭素)を中心アミノ基カルボキシル基水素、そしてアミノ酸の種類を決めるための何かしらがくっついてアミノ酸となります。ここでは『?』の記述とさせていただいてます。

『アミノ基』や『カルボキシル基』と難しい言葉になってしまいましたが、ようは、人間とは『頭』、『足』、『腕』がくっつき、それぞれ違った『心』、『性別』、『国籍』があります。っといっているようなものです。

お!人間の方が複雑じゃないか!っと思いませんか?

そうです。アミノ酸は、『アミノ基』、『カルボキシル基』、『水素』、『炭素』、『?』が付いているだけなのですから!

ちなみにこの何かしらの部分『?』とは何が来るか分からないのでそれらを総称して『側鎖』や『官能基』アルファベットではよく『R』と書かれます。

正直呼び方なんてどうでもいいのです。

重要なのは『?』の部分に何がつくかでアミノ酸の種類が決まるということです。

『?』で全部決まるんかーいって。って思いますよね。

『?』気になりますよね!しかし今回は『?』に付いては説明しません。

いや、構造なんてもうどうでもいい!アミノ酸の種類を決めている『?』の部分、そう!『側鎖』の部分が知りたいいんだという方は、以下のリンクでアミノ酸の種類を書いてみたので是非!!

アミノ酸イメージ図

 

アミノ酸が一次構造(アミノ酸配列)を形成するまで

次にアミノ酸が一次構造を形成するまでの話をさせて頂きます。

っといっても一次構造は、すなわち『アミノ酸配列』のことです。まずはじめに先ほどのアミノ酸の構造を少し分解して見ます。以下の画像です。

一気に難しくなりました。汗

といってもこれも上と同じ感じで、

アルファベット『ABCDEFG…』

みたいなのを

『A-B-C-D-E-F-G…』といった感じで書いているだけです。

私もついつい難しく書いてしまいますが、とりあえず、さっきのバラバラを繋げているみたいだな。ふむふむと思っていただければ大丈夫です。

次に分解したアミノ酸を並べて見たいと思います。それが以下の画像です。

画像の中にH(水素)が2個あってO(酸素)が一個ある。これはH2O(水)になる!』的なことが書いてあります。

『H2Oになる???だから何よ!』て思いますよね!以下の画像を見てください。

『H2O』となり水が抜け結合ができます。このように水が抜けることを『脱水縮合』そして『脱水縮合』によってできた結合を『ペプチド結合』と言います。

『脱水』…。洗濯も『脱水』しますよね。そうです。水を抜くのです。

で出来た結合を『ペプチド結合』と言います。

で、アミノ酸が2つ以上結合したものを『ペプチド』と言います。

現段階ではアミノ酸が2こ繋がっただけの状態ですがアミノ酸がペプチド結合してどんどんどんどん繋がって行きます。

この繋がりが10個を超えると沢山繋がっているペプチドの意味でポリペプチドと言います。

ちなみにポリは沢山の意味です!

そして沢山でも50個以上ぐらいになって初めてタンパク質と呼べれるようになります

タンパク質と呼べますが、これもまたポリペプチドでもあります。

しかしアミノ酸が結合しただけではタンパク質の機能を果たせません。な!!なに!!!!!?

ここまでで、やっとタンパク質の『一次構造』

ようは『アミノ酸配列』の完成!!!!!パチパチぱち!

ここでひと段落と行きたいのですが、きっとタンパク質の構造で『タンパク質を構成しているアミノ酸は全てL型です』と聞いて、???となる方いると思うので少し話が飛びますが、少しここではなさせて頂きたいと思います。以下の画像を見てください。

以下の画像は先ほどのペプチド結合を沢山した『ポリペプチド』と、結合する前の『ペプチド結合する前のアミノ酸の拡大図』です。

画像にも書きましたが、『水酸基(-NH2)が左についているものをL型』と思って頂ければ大丈夫です。

それ以上考えると難しいので『L型とはNH2の位置で決まっていて、みんなL型だから下のようにくっついて行くんだ~ふ~ん』

ぐらいにとらえて頂ければと思います。

今はこれぐらいで大丈夫です!

そして画像を見ながら、

『結合しない最初の部分をN末端と言って結合しない最後の部分をC末端というんだ~ふ~ん』

『NH2のNとってN末端。COOHのCをとってC末端とかまんまかよ!

と思って頂ければと思います。

話が戻ってこのようにたくさんの種類のアミノ酸が沢山結合して沢山の『アミノ酸配列』なるものが完成されます。上記全部赤く種類が違うように見えないと思ったのでいかにも種類が違いますアピールの画像を以下に作成しました!

色とりどりになりました。とても可愛いです!!いやいやそこじゃないですよね汗

このように色とりどりのアミノ酸がペプチド結合していった『アミノ酸配列』ができましたが、このアミノ酸配列の先頭はほぼタンパク質を構成する20種類の1つのアミノ酸であるメチオニンなんです。

メチオニンリーダーが先頭になってつらなってゆくのです。そしてこのように開始するところを開始コドンと言います。

アミノ酸の一次構造はここまでです。

お疲れ様です。

次に二次構造、三次構造、四次構造と行きたいのですが、ここら辺で『アミノ酸配列』の『元』きになりませんか?

ということできになる方に聞いて欲しい『アミノ酸配列の元』の話をさせて頂きます。気にならない方は読み飛ばしていただいても大丈夫です。

ここは少し休憩程度に聞いて頂ければ嬉しいなという感じです。

少し休憩!アミノ酸配列って言うけど、このアミノ酸配列の元は???

まずアミノ酸配列の『元』であるものは私達のことを決める『DNA』なのです。『DNA』は2本の鎖、線なんでもいいのですが、それが二つネジネジされたものです。ネジネジといえばネジネジです。

そしてそのネジネジ部分を少し解いてそれを型にしてカポッとコピーを取ります。それが『RNA』というものです。

ちなみにこのカポッとコピーを取る部分は今回の場合『アミノ酸配列の作り方』の部分ですね!

そのコピー(アミノ酸配列の作り方)を元にアミノ酸の順番が決められアミノ酸配列が出来るというわけです。

こんな感じに色々な情報が書かれている説明書(DNA)から必要なタンパク質を作るためのアミノ酸配列を作るための作り方のコピー(RNA)を持ってきて、それを読みながらアミノ酸配列を作成すると言ったもの。

もちろんアミノ酸配列も色々な種類があるのでDNAの中には『アミノ酸配列の作り方』ではなく『腕の筋肉タンパクを作るためのアミノ酸配列の作り方』、『指の筋肉タンパクを作るためのアミノ酸配列の作り方』のように沢山の種類があるかと思います。

タンパク質一次構造から三次構造まで

では話を戻してここからは一気にタンパク質一次構造から三次構造までの話をさせて頂きたいと思います。

まず以下の画像を見てください。

まず一次構造に関しては散々説明させて頂いたので省きますね汗。

また説明すると『え?また?』って言われそうなので汗

次に二次構造です。

一次構造は一直線上にあるようになりますが、くねくねしたり、折れ曲がったりします。そうするとまるでアミノ酸配列に規則正しく磁石があるかのようにグネグネしたりくるくるした構造が出来上がります。

でそのグネグネしたりくるくるしたものは大体見た目2種類ほどなのでそれらに『αヘリックス(くるくるのほう)、βシート(グネグネのほう)』と名前をつけたみたいです。

この長い長いポリペプチドのグネグネやくるくるしたことを『二次構造』と言っているのですね。矢印の部分です。

では次に三次構造です。

三次構造はこの『くるくる』や『グネグネ』したポリペプチドがさらにぐちゃぐちゃになることを言います。このぐちゃぐちゃを『サブユニット』と言います。

ちなみにぐちゃぐちゃとは言いましたが、これらぐちゃぐちゃを作るために、『ジスルフィド結合(S-S結合)、水素結合、疎水結合、イオン結合』などでぐちゃぐちゃに見えますがぐちゃぐちゃの安定をこれらの結合で保っています。

一見ぐちゃぐちゃだが、必要なピースは合わせてあるから大丈夫ってことですね。

そしてこのようにして出来たものを『サブユニット』と言います。

ちなみに三次構造で結合が出てきたと思うのですが、それら結合について詳しくは以下で書かせていただいています。みていただけたら嬉しいです。

三次構造の合体バージョン四次構造

三次構造まで分かれば四次構造も簡単で四次構造というのはあのぐちゃぐちゃ達『サブユニット』が沢山合体したもの。合体が4個のものもあれば20個のものもあるという感じです。

そしてこれら合体まで来て初めてタンパク質の機能を果たせるということです!

かなり長い道のりですね汗

最後に

タンパク質の構造を説明すると色々な用語や色々なことが出てきてこんがらがります。

一気に分かろうとすると余計に私は分からなくなりました。

自分が分からない、ちゃんと理解できていないところを調べたり想像してやっとタンパク質の構造をつかめたかなという感じです。

この記事が少しでもタンパク質の構造の理解に役立てたら嬉しいなと感じます。

最後まで読んで頂きありがとうございます。

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