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アルファヘリックス(生化学)

1951
  • Linus Pauling
  • Robert Corey
  • Herman Branson
3D model of an alpha-helix protein structure in a biochemistry lab.

(画像はイメージです)

αヘリックス([latex]alpha[/latex]-ヘリックス)は、タンパク質によく見られる二次構造モチーフです。これは右巻きのらせん構造で、各主鎖NH基が4残基前のアミノ酸の主鎖C=O基に水素結合を供与します([latex]i+4 rightarrow i[/latex]水素結合)。この規則的なパターンによって、ポリペプチド鎖はらせん状に引き伸ばされます。

Linus Pauling and his colleagues predicted the existence of the alpha-helix in 1951 before it was experimentally observed in detail by Max Perutz in the structure of myoglobin. Their prediction was based on a deep understanding of the planar nature of the peptide bond and the principles of hydrogen bonding. They meticulously built physical models to find stable conformations of a polypeptide chain that maximized hydrogen bonding while respecting steric constraints.

αヘリックスは、1回転あたり3.6残基、ピッチ5.4Å(0.54nm)、主鎖二面角(φ、ψ)が通常(-60°、-45°)付近という、特定の幾何学的特性を持っています。アミノ酸の側鎖はヘリックス軸から外側に伸びており、環境やタンパク質の他の部分と相互作用することができます。アラニン、ロイシン、メチオニンなどの特定のアミノ酸は「ヘリックス形成者」と考えられていますが、プロリン(水素結合のための主鎖NHがなく、硬い環を持つ)やグリシン(柔軟すぎる)などの他のアミノ酸は「ヘリックス破壊者」です。αヘリックスとβシートの発見は、単純な直線状のアミノ酸鎖が複雑で安定した機能的な三次元構造に折り畳まれる仕組みについての最初の基本的な洞察をもたらしました。

UNESCO Nomenclature: 2401
生化学

タイプ

抽象システム

混乱

増分

使用法

広く普及している

前駆物質

  • ウィリアム・アストベリーによるケラチンなどの繊維状タンパク質のX線回折研究
  • ペプチド結合の平面幾何学の理解
  • ライナス・ポーリングによる水素結合の原理の解明
  • 物理分子モデルの開発

アプリケーション

  • 毛髪や皮膚に含まれるケラチンなどの繊維状タンパク質の構造を理解する
  • 抗菌療法または抗がん療法のためのαヘリックスペプチドの設計
  • タンパク質の膜貫通ドメイン(多くの場合αヘリックス構造)のモデリング
  • タンパク質構造の予測と検証
  • αヘリックスタンパク質間相互作用界面を標的とした合理的な薬剤設計

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連キーワード:αヘリックス、タンパク質の二次構造、ライナス・ポーリング、水素結合、ポリペプチド、立体配座、二面角、ケラチン、タンパク質構造、分子モデリング。

歴史的背景

アルファヘリックス(生化学)

1930
1940
1950
1951
1958
1960
1970
1930
1940
1950
1950
1954
1960
1967
1970

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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