卷曲螺旋（英語：coiled coil）是一種蛋白質超二級結構，由2－7個α螺旋（最常見的是2或4個）互相纏繞形成麻花狀結構。在脫氧核糖核酸分子中，卷曲螺旋指具閉環結構的雙鏈DNA分子卷曲形成的螺旋結構。許多具有重要生物學功能的蛋白質，如基因表達調控中的轉錄因子，含有卷曲螺旋結構。著名的含有卷曲螺旋結構的蛋白質包括原癌蛋白c-fos和jun，以及原肌球蛋白tropomyosin。
基本介紹
在DNA分子中，卷曲螺旋指具閉環結構的雙鏈DNA分子（見于一些病毒、質粒、線粒體和細菌DNA），其整個分子卷曲形成的螺旋結構。在DNA雙螺旋中，每10個核苷酸對為一個螺旋圈，此時DNA處于最低能量狀態，如額外增加或減少圈數都會使雙螺旋內的原子偏離正常位置，產生額外張力，導致在雙螺旋基礎上的進一步旋轉，即形成超螺旋。因雙螺旋圈數減少引起，盤旋方向與雙螺旋方向相反者稱負超螺旋，反之為正超螺旋。在蛋白質中，卷曲螺旋由兩條或多條螺旋狀多核苷酸鏈或多肽鏈互相纏繞形成的螺旋，如α角蛋白、原膠原蛋白、三鏈脫氧核糖核酸等。
歷史
在鮑林和他的同事于1951年提出α螺旋結構后不久，弗朗西斯·克里克就于1952年提出了α-角蛋白中可能存在由α螺旋互相纏繞而形成卷曲螺旋。
結構
形成卷曲螺旋的蛋白質序列中通常具有序列重復現象，每個重復序列區含有七個氨基酸，被稱為七肽重復區（heptad repeat）。卷曲螺旋中螺旋之間相互作用的表面常含有疏水氨基酸，如亮氨酸，而由亮氨酸在相互作用表面的排列就形成了“亮氨酸拉鏈”。在細胞質這樣一個水環境中，兩個螺旋排列在一起最好的方式就是將它們的疏水氨基酸相對，而親水氨基酸則朝外；這樣就使得疏水表面不會暴露于水環境中。這種對疏水表面的包埋為兩個螺旋的二聚化提供了熱力學驅動力。形成卷曲螺旋的α螺旋之間的關系可以是平行的或反平行的，并且這些α螺旋通常采用“左手”型超螺旋。少量“右手”型卷曲螺旋也存在于自然界中，或者通過蛋白質工程設計而達成。
生物學功能
卷曲螺旋結構在生物學中扮演著多種重要角色。在HIV感染過程中，艾滋病（HIV）侵入人體細胞的關鍵步驟之一是由反平行卷曲螺旋構成的gp41三聚體的暴露。gp41三聚體通常被病毒表面糖蛋白gp120所覆蓋，以保護gp41免受抗體識別。當病毒結合到靶細胞上時，gp120發生結構變化，將gp41三聚體暴露出來，使得gp41的疏水N端尾部插入靶細胞的細胞膜。gp41上的三個α螺旋折疊到gp41的卷曲螺旋三聚體上形成六聚體，并將病毒外膜與靶細胞的細胞膜拉到足夠近而發生膜融合。然后，病毒就可以進入細胞，開始自身復制。此外，由于卷曲螺旋的特異性作用并且常常形成二聚體，因此卷曲螺旋被用作二聚化的標簽應用于需要二聚化的蛋白質。
參考資料 >