Biophysics · 23.05
タンパク質の構造階層
Structural hierarchy of proteins
🧠 タンパク質構造protein structureタンパク質構造（protein structure）protein structure（タンパク質構造）は一次 → 二次 → 三次tertiary三次（tertiary）tertiary（三次） → 四次（primary → secondary → tertiary → quaternary）の階層で記述する。 下位lower下位（lower）lower（下位）階層が上位upper上位（upper）upper（上位）構造の可能性を制約Limitations制約（Limitations）Limitations（制約）し、最終的な三次tertiary三次（tertiary）tertiary（三次）元配置が機能を決める。
生体高分子biopolymer生体高分子（biopolymer）biopolymer（生体高分子）のうちタンパク質は一次〜四次構造quaternary structure四次構造（quaternary structure）quaternary structure（四次構造）に整理でき、各階層を保つ力はタンパク質構造protein structureタンパク質構造（protein structure）protein structure（タンパク質構造）を安定化する相互作用で詳しく扱う。
| 階層 | 定義 | 主な安定化因子 |
|---|---|---|
| 一次構造primary structure一次構造（primary structure）primary structure（一次構造） | アミノ酸配列amino-acid sequenceアミノ酸配列（amino-acid sequence）amino-acid sequence（アミノ酸配列） | 共有結合性のペプチド結合 |
| 二次構造secondary structure二次構造（secondary structure）secondary structure（二次構造） | 局所的な主鎖パターン | 主鎖間水素結合 |
| 三次構造tertiary structure三次構造（tertiary structure）tertiary structure（三次構造） | 1本のポリペプチド全体の三次tertiary三次（tertiary）tertiary（三次）元的な折りたたみ | 疎水性効果hydrophobic effect疎水性効果（hydrophobic effect）hydrophobic effect（疎水性効果）、水素結合、イオン性相互作用ionic interactionイオン性相互作用（ionic interaction）ionic interaction（イオン性相互作用）、ファンデルワールス相互作用van der Waals interactionファンデルワールス相互作用（van der Waals interaction）van der Waals interaction（ファンデルワールス相互作用）、ジスルフィド結合disulfide bondジスルフィド結合（disulfide bond）disulfide bond（ジスルフィド結合） |
| 四次構造quaternary structure四次構造（quaternary structure）quaternary structure（四次構造） | 複数サブユニットmultiple subunits複数サブユニット（multiple subunits）multiple subunits（複数サブユニット）の会合 | 三次構造tertiary structure三次構造（tertiary structure）tertiary structure（三次構造）と同様の非共有結合、時にジスルフィド結合disulfide bondジスルフィド結合（disulfide bond）disulfide bond（ジスルフィド結合） |
二次構造secondary structure二次構造（secondary structure）secondary structure（二次構造）の代表はαヘリックスとβシートである。側鎖ではなく、主鎖のC=OとN–H間の規則的な水素結合が中心となる。
flowchart TD
A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='primary structure'>一次構造</span>：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='amino-acid sequence'>アミノ酸配列</span>"] --> B["局所的な<span class='jp-term jp-term-diagram' title='secondary structure'>二次構造</span>"]
B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tertiary structure'>三次構造</span>：単鎖全体の折りたたみ"]
C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='quaternary structure'>四次構造</span> 会合"]
D --> E["機能性タンパク質複合体"]💡 階層は組み立て順を単純化した概念で、実際のフォールディングでは局所構造と長距離相互作用が協調して形成される。
まとめ
- 一次構造primary structure一次構造（primary structure）primary structure（一次構造）は配列、二次構造secondary structure二次構造（secondary structure）secondary structure（二次構造）は局所構造、三次構造tertiary structure三次構造（tertiary structure）tertiary structure（三次構造）は単鎖全体、四次構造quaternary structure四次構造（quaternary structure）quaternary structure（四次構造）はサブユニット集合を指す。
- 構造階層structural hierarchy構造階層（structural hierarchy）structural hierarchy（構造階層）は配列情報が機能へ変換される段階を整理する。