タンパク質の二次構造とは何ですか?

タンパク質は生物の基本的な構成要素です。タンパク質は脂肪やエネルギーに変換できるため、ほぼすべての生物に大量のタンパク質が含まれており、体に安定した栄養分を供給します。タンパク質は単純な物質ではなく、その構成も非常に複雑です。たとえば、タンパク質はいくつかのレベルの構造に分かれています。タンパク質の二次構造がどのようなものか見てみましょう。

タンパク質の二次構造とは、ポリペプチド鎖内の規則的に繰り返される立体配座を指します。これは主鎖原子の局所的な空間配置に限定され、ペプチド鎖の他のセグメントや側鎖の立体配座との関係は含まれません。二次構造には主にαヘリックス、βシート、βターンが含まれます。一般的な二次構造には、α-ヘリックスとβ-シートが含まれます。二次構造は、骨格上のカルボニル基とアミド基の間に形成される水素結合によって維持され、これが二次構造を安定化させる主な力となります。

らせん構造とβシート構造を持ち、さらに球形に折り畳むことができます。このとき、αヘリックスとβ型構造を二次構造と呼びます。例えば、タンパク質以外では、tRNA はクローバーリーフ構造を持ち、これは二次構造とも呼ばれます。

二次構造:異なるアミノ酸の C=O 基と NH 基間の水素結合によって形成される安定した構造で、主に α ヘリックスおよび β フォールドです。

三次構造:複数の二次構造要素を三次元空間に配置することで形成されるタンパク質分子の三次元構造。

四次構造:異なるポリペプチド鎖 (サブユニット) 間の相互作用によって形成される機能的なタンパク質複合分子を説明するために使用されます。

これらの構造階層に加えて、タンパク質は複数の類似した構造を切り替えることで生物学的機能を果たすことができます。機能的な構造変化の場合、これらの三次構造または四次構造は化学的な立体配座の観点から説明されることが多く、対応する構造変換は立体配座の変化と呼ばれます。