タンパク質は細胞の働きを担っています。反応を触媒したり、分子を輸送したり、構造を形成したり、信号を伝達したり、感染から身を守ったりします。タンパク質はアミノ酸が鎖状に連なった巨大分子です。アミノ酸の配列によって鎖の折り畳み方が決まり、折り畳まれた形状によって機能が決まります。ヒトゲノムには約2万個のタンパク質をコードする遺伝子がありますが、選択的スプライシングや翻訳後修飾によって、実際にははるかに多くのタンパク質が存在します。
タンパク質は4つの構造レベルを持つ。一次構造はアミノ酸配列である。二次構造は、αヘリックスとβシートへの局所的な折り畳みである。三次構造は、単一のポリペプチドの全体的な三次元形状である。四次構造は、複数のポリペプチドが複合体を形成する配置である。その形状は、水素結合、ジスルフィド結合、疎水性相互作用、およびイオン結合によって安定化されている。
タンパク質は、タンパク質の発現、修飾、相互作用を大規模に解析するプロテオミクスにおいて研究される。インスリンやモノクローナル抗体のように、治療用途のために工業的に生産される。安定性や活性を高めるために遺伝子操作が行われる。タンパク質の機能を阻害または増強する薬剤の標的となる。
タンパク質のミスフォールディングは、アルツハイマー病、パーキンソン病、嚢胞性線維症などの疾患を引き起こします。タンパク質がどのように折り畳まれ、機能するのかを理解することは、生物学における大きな課題の一つです。
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