读懂颜三篇的基础（二）－－蛋白质的四级结构

其实搞结构的最终目的仍然是搞机理, 因为最终是想知道生命是如何运作的， 如何治疗各种疾病等等。  结构知道的越详细， 对机理推测得越准确细致。 本系列先写机理再写结构就是想先给读者一个“终极目的”好理解为什么要做结构。

蛋白质的结构研究有四层（比不上乾坤大挪移的七层）。 蛋白质的这四级结构说白了就是从蛋白质序列逐渐深入到蛋白质的三维结构的各种阐述， 是逐渐深入理解机理的。  本文以Glut1为例， 层层深入说明蛋白质的结构。

一级结构： 氨基酸序列

这个好理解：就是一个一个氨基酸连起来。氨基酸一共有二十种， 各有各的普通的属性， 有的亲水，有的排水， 有的大， 有的小，各有不同的作用。  氨基酸排列起来是有方向性的。 一边叫N端，另一边叫 C 端。  读者不需要知道太多细节， 知道有方向性的两端就可以了。

二级结构： 螺旋与折叠。

连续的氨基酸会形成一个一个有形状的单位元件。 最常见的是alpha螺旋与beta折叠。

而葡萄糖的二级结构如下：基本上由12个alpha螺旋跨膜组成。 

阎润涛的两篇文章研究了上述12个跨膜区的一个（第7跨膜区）。 他研究的角度也是二级结构，发现这个二级结构有只向细胞外开放的一面，有只向细胞内，中间那段既跟细胞外有接触，也跟细胞内有接触。  这是“符合”经典模型的。 在这里要跟学数学物理的说一句： 科学总体上来说是证伪的， 但是生命科学很多时候是从一个到两个到多个，preponderous evidence 积累起来的， 不是一蹴而就的。  这个证据符合经典模型，而经典模型还需要更多的证据进一步证实。  而阎润涛由于当时技术条件所限， 止步于二级结构的研究。

三。 三级结构。

在葡萄糖转运蛋白里（以及其他MFS转运蛋白）， 3个alpha螺旋组合在一起，组合了更下一级的单位元件。 也就是整个蛋白有四个这样的三级结构。 见下图， 12个跨膜区3个一组，组成了ABCD 四个单位。每个单位的螺旋紧凑地组合在一起，协同运作。

四，四级结构。 

这是终极的三维的四级结构。 知道了四级结构不但知道那根柱子跟哪根柱子在一起，还知道哪些氨基酸与哪些氨基酸相互作用。

不但如此还知道到底哪些氨基酸与葡萄糖有作用， 把葡萄糖逮起来。 而且还知道哪些大块排水的氨基酸把葡萄糖“保护起来”， 不让其他的物质侵犯。 

不但如此还可以用不同构想的晶体结构“拍个小电影”推理葡萄糖转运时的结构变化，也就是细致的机理。 如下图， 能看出转运蛋白 rocker and Switch 的两个不同构象， 大概知道N端固定， C端转的大一些这些在现在看来粗糙但是阎根本不可能知道的信息。 不但如此，对晶体结构的细致研究，能更深入了解哪些氨基酸与哪些氨基酸作用，实现轮流开合的功能， 这些阎润涛更不可能做得出来， 他们两篇文章“结果一样”是天方夜谭。 具体不在基础篇讲了。