Protein Folding Mechanisms, Volume 53 (Advances in Protein Chemistry) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Academic Press

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页数:0

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出版时间:2000-04-03

价格:USD 156.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780120342532

丛书系列:

图书标签:

• 蛋白质折叠
• 蛋白质化学
• 生物物理化学
• 分子生物学
• 结构生物学
• 蛋白质结构
• 蛋白质动力学
• 计算生物学
• 生物化学
• Advances in Protein Chemistry

探索蛋白质折叠的奥秘：结构、动力学与调控的深度解析 蛋白质，作为生命活动的基本执行者，其功能的实现高度依赖于其精确的三维结构。这种结构并非一蹴而就，而是通过一个复杂而有序的过程——蛋白质折叠——逐步形成的。蛋白质折叠的过程充满了挑战，涉及能量景观的探索、动力学过程的驾驭以及分子内和分子间的相互作用。理解蛋白质折叠的机制，不仅是解析生命分子机器工作原理的关键，也是理解许多疾病发生根源、开发新型药物和生物材料的基石。 本书《蛋白质折叠机制：从基础到前沿》系列，旨在深入探讨蛋白质折叠的各个方面，从其基本的物理化学原理，到复杂的调控机制，再到其在生命系统中的实际应用。本卷重点聚焦于蛋白质折叠过程中的关键动力学因素、影响折叠效率和路径的微观环境，以及在分子水平上实现精确调控的策略。我们将跨越理论计算、生物物理实验和细胞生物学观察的界限，为读者呈现一个全面而深刻的蛋白质折叠图景。 第一部分：蛋白质折叠的动力学景观 蛋白质折叠并非一个简单的“从无序到有序”的线性过程，而是一个在复杂的能量景观中导航的动态演化过程。能量景观可以被形象地比喻为一个崎岖的山脉，其中最低能量点代表了蛋白质的稳定折叠状态（天然构象），而中间能量较高的区域则代表了可能存在的非天然中间体和展开状态。蛋白质在折叠过程中，必须克服这些能量障碍，找到通往稳定状态的最优路径。 能量景观理论的深化应用： 本卷将深入探讨能量景观理论在解释蛋白质折叠过程中的应用，包括马尔可夫状态模型、蒙特卡洛模拟以及基于能量景观的动力学模型。我们将审视如何利用这些理论工具来预测折叠路径、理解折叠速率以及识别关键的过渡态。 动力学方法的创新与突破： 传统意义上的蛋白质结构研究多侧重于静态结构，而蛋白质折叠本身就是一个动态过程。因此，本卷将重点介绍和讨论一系列先进的动力学研究方法，例如： 单分子荧光共振能量转移 (smFRET)： 这种技术能够实时监测单个蛋白质分子在折叠过程中的构象变化，提供关于折叠速率、中间体形成以及不同折叠通路的信息。我们将讨论如何设计smFRET实验来探测蛋白质的局部和全局运动。 氢氘交换-质谱 (HDX-MS)： HDX-MS技术通过追踪蛋白质中氢原子被氘原子取代的速率，来推断蛋白质不同区域的动力学稳定性和可及性。这种方法对于识别在折叠过程中形成早期二级结构的区域以及评估中间体的结构特征至关重要。 核磁共振 (NMR) 波谱技术： NMR技术在提供原子级别的结构和动力学信息方面具有独特优势。本卷将探讨如何利用NMR的弛豫测量、场梯度扩散以及特定序列标记等技术，来研究蛋白质在折叠和展开过程中的时间尺度上的运动，以及识别“无序”蛋白质的动态构象集合。 飞秒瞬态吸收光谱： 对于极快的初始折叠事件，飞秒瞬态吸收光谱能够捕捉到光化学激发后极短时间内发生的电子和结构变化，为理解最初的构象变化和能量弛豫提供宝贵线索。 折叠中间体的结构与功能： 在蛋白质折叠过程中，常常会经历一系列的中间体状态。这些中间体可能具有不同的稳定性和构象，并且可能对最终的折叠路径产生重要影响。本卷将讨论如何利用上述动力学技术来表征这些中间体的结构特征、形成动力学以及它们在整个折叠过程中的作用。我们还会探讨中间体是否可能具有特定的生物学功能，例如参与信号转导或作为分子伴侣的识别位点。 第二部分：微观环境对蛋白质折叠的影响 蛋白质折叠并非发生在真空中的孤立事件，而是在一个复杂的生物环境中进行的，这个环境充满了水分子、离子、其他蛋白质以及各种小分子。这些微观环境的因素能够显著地影响蛋白质的折叠速率、选择性以及最终形成的结构。 溶剂效应与水合作用： 水分子在蛋白质折叠中扮演着至关重要的角色。疏水效应，即非极性氨基酸残基倾向于聚集在一起以减少与水的接触，是驱动蛋白质折叠的一个主要力量。本卷将深入探讨水合作用的能量学和动力学方面，以及不同溶剂性质（如离子强度、pH值、温度）如何影响蛋白质的溶解度和折叠稳定性。 细胞内微环境的复杂性： 细胞内是一个高度拥挤的环境，蛋白质浓度高，且存在大量的“分子伴侣”和其他蛋白质。这种拥挤的环境可以通过体积排斥效应或接触相互作用来影响蛋白质的折叠。我们将详细讨论： 分子伴侣的作用机制： 分子伴侣是一类辅助蛋白质正确折叠的蛋白质。本卷将介绍不同类别的分子伴侣，如Hsp70、Hsp90和GroEL/GroES系统，以及它们通过结合、ATP水解和构象变化来促进或纠正蛋白质的折叠。我们将探讨分子伴侣如何识别未折叠或错误折叠的蛋白质，并提供一个受控的环境以允许它们重新折叠。 拥挤效应与蛋白质动力学： 细胞内的拥挤环境会限制蛋白质的自由运动，从而影响其动力学行为。本卷将讨论拥挤效应如何改变蛋白质的折叠速率、降低非特异性聚集的倾向，并影响蛋白质的构象弛豫时间。 生物大分子的相互作用： 除了分子伴侣，其他生物大分子，如核酸和脂质，也可能与正在折叠的蛋白质相互作用，影响其折叠路径和稳定性。我们将探讨这些相互作用在特定细胞过程中的作用。 膜环境中的蛋白质折叠： 许多蛋白质在细胞膜上或膜内完成其折叠和组装。膜环境的疏水性、电荷分布以及膜蛋白本身的跨膜区域，都对蛋白质折叠提出了独特的挑战。本卷将专门讨论： 跨膜蛋白的折叠机制： 跨膜螺旋和β-桶状结构如何在疏水的脂质双层中形成？我们将探讨由信号肽介导的转录后折叠、膜内折叠的动力学以及蛋白质在插入膜过程中的结构形成。 膜结合蛋白的折叠与组装： 膜结合蛋白通常在膜表面进行折叠。我们将探讨其与膜脂的相互作用，以及如何通过这些相互作用来稳定其天然构象。 第三部分：蛋白质折叠的调控与疾病 蛋白质折叠并非总是一帆风顺，错误折叠是许多疾病的根本原因。因此，理解蛋白质折叠的调控机制，以及错误折叠的后果，对于疾病的诊断和治疗至关重要。 错误折叠与蛋白质稳态 (Proteostasis)： 细胞拥有一套精密的蛋白质稳态网络，用于监测、修复或降解错误折叠的蛋白质，以维持细胞的正常功能。本卷将深入探讨： 泛素-蛋白酶体系统： 该系统是细胞内主要的蛋白质降解途径，负责清除受损或错误折叠的蛋白质。我们将讨论其识别机制、信号转导以及在疾病中的作用。 自噬作用： 自噬是另一种重要的降解途径，能够清除细胞器和蛋白质聚集体。本卷将探讨自噬在清除错误折叠蛋白质和维持细胞健康中的作用。 未折叠蛋白反应 (UPR)： 当内质网中积累过多的未折叠蛋白质时，细胞会激活未折叠蛋白反应，试图恢复蛋白质稳态。我们将讨论UPR的信号通路和其在疾病发生中的双重作用。 与疾病相关的错误折叠： 许多神经退行性疾病，如阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿舞蹈病，都与特定蛋白质的错误折叠和聚集有关。本卷将重点讨论： 淀粉样蛋白的形成： 淀粉样蛋白是蛋白质错误折叠和聚集的典型产物，它们会在细胞外形成纤维状结构，导致细胞损伤和功能丧失。我们将探讨淀粉样蛋白的形成机制，以及其在不同疾病中的具体表现。 突变与折叠缺陷： 基因突变可能导致氨基酸序列的改变，从而影响蛋白质的折叠路径和稳定性，导致错误折叠。我们将讨论不同类型的突变如何影响蛋白质的折叠，以及由此引发的疾病。 朊病毒疾病： 朊病毒是一种特殊的错误折叠蛋白质，能够诱导其他正常蛋白质发生构象改变，从而引发传染性疾病。我们将探讨朊病毒的传播机制和其对蛋白质折叠理论的挑战。 治疗策略与前景： 理解蛋白质折叠机制为开发新的治疗策略提供了可能。本卷将展望： 药物研发： 如何设计小分子药物来促进蛋白质的正确折叠、稳定其天然构象或抑制错误折叠蛋白的聚集？ 基因疗法与蛋白质工程： 如何利用基因编辑或蛋白质工程技术来纠正导致折叠缺陷的突变，或设计具有更高稳定性的蛋白质？ 基于分子伴侣的疗法： 如何通过外源性施加或增强内源性分子伴侣的功能来改善疾病状态？ 结论 蛋白质折叠机制是一个充满活力和挑战的研究领域。本卷《蛋白质折叠机制：从基础到前沿》将为读者提供一个关于蛋白质折叠动力学、微观环境影响以及调控机制的全面而深入的视角。通过整合理论、实验和临床研究的最新进展，我们希望能够激发读者对这个生命基本过程的更深层次的理解，并为开发应对与蛋白质折叠障碍相关的疾病的新策略贡献力量。这本书适合于生物化学、分子生物学、生物物理学、药物化学以及相关领域的科研人员、研究生和高级本科生阅读。

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