ポリペプチドの一次構造
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/16 07:25 UTC 版)
通常ポリペプチドには分岐がないため、一次構造はアミノ酸の配列と一致する。しかしタンパク質はジスルフィド結合などで交差しうるため、交差点のアミノ酸（この場合はシステイン）を明示する必要がある。その他の交差にはデスモシンなどがある。 ポリペプチド鎖中のキラル中心はラセミ化している。特にタンパク質中に見られるLアミノ酸は、ほとんどのプロテアーゼで切ることのできないDアミノ酸に自発的に異性化する。 最終的に、タンパク質は様々な翻訳後修飾を受ける。これらを以下に簡潔に述べる。 ポリペプチド鎖のN末端のアミノ酸は以下のような修飾基と共有結合している。 アセチル化 − C ( = O ) − C H 3 {\displaystyle \mathrm {-C(=O)-CH_{3}} } N末端アミノ酸の正電荷はアセチル基に置換することで消失する。 ホルミル化 − C ( = O ) H {\displaystyle \mathrm {-C(=O)H} } 翻訳後のN末端メチオニンは常にホルミル基でブロックされている。ホルミル基（グリシンかセリンに繋がっている場合はメチオニン残基自体）は、デホルミラーゼという酵素によって除去される。 ピログルタミン酸化 N末端のグルタミンは自己環化し、環状のピログルタミン酸基を生じる。 ミリストイル化 − C ( = O ) − ( C H 2 ) 12 − C H 3 {\displaystyle \mathrm {-C(=O)-\left(CH_{2}\right)_{12}-CH_{3}} } アセチル化と似ているが、メチル基の代わりに14の疎水性炭素鎖からなる尾部を持つ。これにより、タンパク質は細胞膜に固定される。 ポリペプチド鎖のC末端のカルボキシル基も以下のような修飾基と共有結合している。 アミド化 C末端でも、アミド基が付加すると負電荷が打ち消される。 グリコシルホスファチジルイノシトール（GPI）付加 グリコシルホスファチジルイノシトールは大きな疎水性のリン脂質であり、タンパク質を細胞膜上に繋ぎとめる。この基はC末端にアミド、エタノールアミン、種々の糖、ある種のリン脂質を介して結合する。 最終的にペプチドの側鎖は次のような共有結合で修飾される。 リン酸化 切断以外では、リン酸化が最も重要なタンパク質の化学的修飾かもしれない。リン酸基はセリン、トレオニン、チロシン残基の水酸基に結合して負電荷を与え、非天然アミノ酸にする。この反応はキナーゼによって触媒され、逆反応はホスファターゼによって触媒される。セリンやトレオニンは構造変化を起こしてしまうため、リン酸化チロシンはよくタンパク質同士を負電荷により接着する道具として使われる。リン酸化されたセリンやトレオニンの効果は、その部分をグルタミン酸に置換することで確かめられる。 糖鎖付加 糖がセリン、トレオニンの水酸基、あるいはアスパラギンのアミド基に付加する。糖の付加には、溶解度の増加から複雑な認識まで様々な機能がある。糖鎖の付加はツニカマイシンなどの阻害剤で阻害できる。 脱アミド化 この修飾ではアスパラギンやアスパラギン酸の側鎖がスクシンイミド中間体を作る。中間体が加水分解されるとアスパラギン酸かβアミノ酸のイソアスパラギンができる。どちらにしてもアスパラギンからアミド基が失われるため、「脱アミド化」という。 ヒドロキシル化 プロリン残基は2か所で、リシンは1か所でヒドロキシル化されうる。ヒドロキシプロリンはコラーゲンを安定化される主要成分である。ヒドロキシル化はアスコルビン酸を必要とする酵素によって触媒されており、これが不足すると壊血病など関節組織の障害を引き起こす。 メチル化 いくつかの残基はメチル化されるが、最も顕著なのはリシンとアルギニンの側鎖である。リシンは3か所がメチル化されうる。しかし、メチル化によって側鎖の正電荷は影響を受けない。 アセチル化 リシンのアミノ側鎖のアセチル化は、N末端のアセチル化と同じ機構である。しかし機能的には、リシン残基のアセチル化はタンパク質の核酸への結合に関わる。リシンの正電荷は失われ、負電荷を持つ核酸との結合は弱まる。 スルホン化 チロシンの酸素原子はスルホン化されうる。頻繁に見られる修飾でないが、小胞体ではなくゴルジ体で行われる。リン酸化チロシンと同様にスルホン化チロシンは細胞表面のケモカインレセプターのように、ある種の認識に関わる。またリン酸化と同様に、スルホン化では中性の側鎖に負電荷を与える。 プレニル化およびパルミトイル化 − C ( = O ) − ( C H 2 ) 14 − C H 3 {\displaystyle \mathrm {-C(=O)-\left(CH_{2}\right)_{14}-CH_{3}} } ファルネシル基、ゲラニル基、ゲラニルゲラニル基など、疎水性のイソプレンやパルミトイル基はシステイン残基の硫黄原子に付加し、タンパク質を細胞膜に繋ぎとめる。GPIやミリトイル基と異なり、末端に結合していなくてもよい。 カルボキシル化 カルボキシル基を付加し、2価の負電荷を与える比較的珍しい修飾である。グルタミン酸の側鎖に付加し、4-カルボキシグルタミンを与える。カルシウムのような金属イオンを強固に結合させるために行われる。 ADPリボシル化 大きなADPリボシル基は、タンパク質の様々な残基に導入される。この修飾は細菌の強力な毒素によって引き起こされる。 ユビキチン化およびSUMO化 完全長で折りたたまれたタンパク質のC末端が、他のタンパク質のリシンのアンモニウム基に修飾されることがある。ユビキチンは代表的なもので、ユビキチンタグはタンパク質が分解を受けるシグナルとなる。 これらの修飾は翻訳後に、多くは小胞体で行われる。シアン化などのその他の化学反応は、生体内では起こらないが実験室内では行われている。
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