讀懂顏三篇的基礎（二）－－蛋白質的四級結構

其實搞結構的最終目的仍然是搞機理, 因為最終是想知道生命是如何運作的， 如何治療各種疾病等等。  結構知道的越詳細， 對機理推測得越準確細致。 本係列先寫機理再寫結構就是想先給讀者一個“終極目的”好理解為什麽要做結構。

蛋白質的結構研究有四層（比不上乾坤大挪移的七層）。 蛋白質的這四級結構說白了就是從蛋白質序列逐漸深入到蛋白質的三維結構的各種闡述， 是逐漸深入理解機理的。  本文以Glut1為例， 層層深入說明蛋白質的結構。

一級結構： 氨基酸序列

這個好理解：就是一個一個氨基酸連起來。氨基酸一共有二十種， 各有各的普通的屬性， 有的親水，有的排水， 有的大， 有的小，各有不同的作用。  氨基酸排列起來是有方向性的。 一邊叫N端，另一邊叫 C 端。  讀者不需要知道太多細節， 知道有方向性的兩端就可以了。

二級結構： 螺旋與折疊。

連續的氨基酸會形成一個一個有形狀的單位元件。 最常見的是alpha螺旋與beta折疊。

而葡萄糖的二級結構如下：基本上由12個alpha螺旋跨膜組成。 

閻潤濤的兩篇文章研究了上述12個跨膜區的一個（第7跨膜區）。 他研究的角度也是二級結構，發現這個二級結構有隻向細胞外開放的一麵，有隻向細胞內，中間那段既跟細胞外有接觸，也跟細胞內有接觸。  這是“符合”經典模型的。 在這裏要跟學數學物理的說一句： 科學總體上來說是證偽的， 但是生命科學很多時候是從一個到兩個到多個，preponderous evidence 積累起來的， 不是一蹴而就的。  這個證據符合經典模型，而經典模型還需要更多的證據進一步證實。  而閻潤濤由於當時技術條件所限， 止步於二級結構的研究。

三。 三級結構。

在葡萄糖轉運蛋白裏（以及其他MFS轉運蛋白）， 3個alpha螺旋組合在一起，組合了更下一級的單位元件。 也就是整個蛋白有四個這樣的三級結構。 見下圖， 12個跨膜區3個一組，組成了ABCD 四個單位。每個單位的螺旋緊湊地組合在一起，協同運作。

四，四級結構。 

這是終極的三維的四級結構。 知道了四級結構不但知道那根柱子跟哪根柱子在一起，還知道哪些氨基酸與哪些氨基酸相互作用。

不但如此還知道到底哪些氨基酸與葡萄糖有作用， 把葡萄糖逮起來。 而且還知道哪些大塊排水的氨基酸把葡萄糖“保護起來”， 不讓其他的物質侵犯。 

不但如此還可以用不同構想的晶體結構“拍個小電影”推理葡萄糖轉運時的結構變化，也就是細致的機理。 如下圖， 能看出轉運蛋白 rocker and Switch 的兩個不同構象， 大概知道N端固定， C端轉的大一些這些在現在看來粗糙但是閻根本不可能知道的信息。 不但如此，對晶體結構的細致研究，能更深入了解哪些氨基酸與哪些氨基酸作用，實現輪流開合的功能， 這些閻潤濤更不可能做得出來， 他們兩篇文章“結果一樣”是天方夜譚。 具體不在基礎篇講了。