Biohemijski gledano, **kvaternarna struktura proteina** je raspored proteina sa uređenom tercijarnom strukturom u složenoj celini.

Opis i primeri
--------------

Većina proteina se sastoji od više polipeptidnih lanaca, što se u širem kontekstu označava kao proteinska podjedinica. Pored tercijarne strukture podjedinica, proteini koji se sastoje od više podjedinica poseduju kvaternarnu strukturu što podrazumeva prostorno uređenje podjedinica. Enzimi koji se sastoje od više podjedinica sa različitim funkcijama se ponekad nazivaju holoenzimi. U njima određene podjedinice mogu imati regulatornu ulogu, a funkcionalni unutrašnji deo se onda označava kao katalitička podjedinica. Primeri proteina sa kvaternarnom strukturom su hemoglobin, DNK polimeraza ili jonski kanali. Drugi agregati, multiproteinski kompleksi takođe poseduju kvaternarnu strukturu. Primeri multiproteinskih kompleksa su nukleozomi i mikrotubule. Promene u kvaternarnoj strukturi se mogu pojaviti tokom konformacionih promena u pojedinačnoj podjedinici ili tokom reorijentacije jedne podjedinice u odnosu na drugu. Mnogi proteini prolaze kroz ovakve promene koje se pokoravaju principima kooperativnosti i alosternosti u enzimima sa više podjedinica, da bi mogli da obavljaju svoju fiziološku funkciju.

Gore navedena definicija pokorava se klasičnom pristupu u biohemiji koji je ustanovljen u vreme kada je bilo teško uočiti razliku između proteina i funkcionalne proteinske jedinice. U skorije vreme, kada se priča o kvaternarnoj strukturi proteina, misli se na protein-protein interakciju i svi se proteinski agregati označavaju kao proteinski kompleksi.

Nomenklatura kvaternarnih struktura
-----------------------------------

Broj podjedinica u oligomernim kompleksima opisuje se korišćenjem naziva koji se završava na –mer (grčki - deo, podjedinica). Formalni grčko-latinski nazivi se generalno koriste za prvih deset tipova i za strukture sa ne više od dvadeset podjedinica, gde se kompleksi višeg reda obično opisuju brojem podjedinica sa nastavkom –merik.

|  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- |
| * 1 = monomer
* 2 = dimer
* 3 = trimer
* 4 = tetramer
* 5 = pentamer
* 6 = heksamer
 | * 7 = heptamer
* 8 = oktamer
* 9 = nonamer
* 10 = dekamer
* 11 = undekamer
* 12 = dodekamer
 | * 13 = tridekamer
* 14 = tetradekamer
* 15 = pentadekamer\*
* 16 = heksadekamer
* 17 = heptadekamer\*
* 18 = oktadekamer
 | * 19 = nondekamer
* 20 = ikosamer
* 21-mer
* 22-mer
* 23-mer\*
* itd.
 |

\**Nisu poznati primeri*
Iako kompleksi sa više od osam podjedinica se retko nalaze, ima nekih važnih izuzetaka. Omotači virusa su često sastavljeni od oko 60 proteinskih podjedinica. Nekoliko molekularnih mašina je takođe pronađeno u ćeliji, kao što je proteozom (četiri heptamerna prstena = 28 podjedinica), transkripcioni kompleks i splajsozom. Verovatno najveća molekularna mašina, ribozom je sastavljen od više molekula RNK i proteina. U nekim slučajevima, proteini grade komplekse koji mogu da se povezuju u još veće strukture. U takvim slučajevima, koristi se nomenklatura npr. „dimer dimera" ili „trimer dimera", da ukaže na to da kompleks može da disosuje na manje komplekse, pre disocijacije na monomere.

Određivanje kvaternarne strukture
---------------------------------

Kvaternarna struktura proteina može biti određena korišćenjem različitih eksperimenatalnih tehnika koje zahtevaju da uzorak proteina bude izložen različitim eksperimentalnim uslovima. Eksperimenti često omogućavaju procenu mase nativnog proteina i/ili stehiometriju podjedinice, pa se kvaternarna struktura može predvideti sa datom tačnošću.

Broj podjedinica proteinskog kompleksa može se odrediti merenjem hidrodinamičke molekulske mase ili zapremine netretiranog kompleksa, što zahteva nativne uslove u rastvoru. Za uvijene proteine, masa može biti određena iz njihove zapremine korišćenjem specifične zapremine od 0.73 ml/g. Ipak, merenje zapremine je manje tačno od merenja mase, zato što neuvijeni proteini imaju mnogo veću zapreminu nego uvijeni; dodatni eksperimenti su zato potrebni da bi se utvrdilo da li je protein u svojoj razvijenoj formi ili je nagradio oligomer.

#### Metode za direktno merenje mase netretiranog kompleksa

* Metod sedimentacione ravnoteže
* Elektrosprej masena spektroskopija

#### Metode za direktno merenje veličine netretiranog kompleksa

* Statičko rasejanje svetlosti
* Gel - filtracija

#### Metode za indirektno merenje veličine netretiranog kompleksa

* Analitičko ultracentrifugiranje metodom sedimentacione brzine (određuje se translacioni difuzioni koeficijent)
* Dinamičko rasejanje svetlosti (određuje se translacioni difuzioni koeficijent)
* Proteinska nuklearna magnetna rezonanca sa pulsnim gradijentom (određuje se translacioni difuzioni koeficijent)
* Fluorescentna polarizacija (određuje se rotacioni difuzioni koeficijent)
* Dielektrična relaksacija (određuje se rotacioni difuzioni koeficijent)

Metode koje mere masu ili zapreminu razvijenih proteina (MALDI-TOF masena spektroskopija ili SDS-PAGE) ovde nisu primenjive, pošto uslovi koji nisu nativni uzrokuju disocijaciju kompleksa na monomere. Ipak, ove metode mogu nekada biti i primenjive, na primer, SDS-PAGE može se primeniti nakon tretiranja nativnog kompleksa sa hemijskim reagensima koji omogućavaju unakrsno povezivanje.

Protein-protein interakcije
---------------------------

Proteini su sposobni da formiraju veoma jake komplekse. Na primer, inhibitor ribonukleaze vezuje se za ribonukleazu A i formira kompleks koji ima konstantu disocijacije od oko 20 M. Drugi proteini su evoluirali tako da se specifično vezuju za određene grupe drugog proteina, npr. Biotin grupe (avidin), fosforilisani tirozini (SH2 domeni) ili segmenti bogati prolinom (SH3 domeni).

Vidi još
--------

* Primarna struktura proteina
* Sekundarna struktura proteina
* Tercijarna struktura proteina

Literatura
----------

Spoljašnje veze
---------------


|  |  |
| --- | --- |
|  | ***Portal Fizička hemija***  |

* Baza podataka makromolekularnih struktura (MSD) na Evropskom Bioinformatičkom Institutu (EBI) sadrži listu verovatnih kvaternarnih struktura za svaki protein u PDB.
* PQS server
* Server proteinskih interfejsa, površina i agregata (Pisa) na MSD.
* 3D kompleks Arhivirano 2007-04-29 na Wayback Machine-u Strukturan klasifikacija proteinskih kompleksa

  


| * p
* r
* u
Biomolekularne strukture |
| --- |
| Proteinska struktura | Primarna  •  Sekundarna  •  Tercijarna  •  Kvaternarna  •  Određivanje  •  Predviđanje  •  Dizajn  •  Termodinamika |
| Struktura nukleinske kiseline | Primarna  •  Sekundarna  •  Tercijarna  •  Kvaternarna  •  Određivanje  •  Predviđanje  •  Dizajn  •  Termodinamika |
| Vidi isto | Protein  •  Proteinski domen  •  Proteinsko inženjerstvo  •  Nukleinske kiseline  •  DNK  •  RNK  •  Dvostruki heliks nukleinske kiseline |

| * p
* r
* u
Metode za određivanje strukture proteina |
| --- |
| Visoke rezolucija | Krio-elektronska mikroskopija | rendgenska strukturna analiza (rendgenska kristalografija) | NMR | EPR |
| Srednja rezolucija | Difrakcija vlakna | Masena spektrometrija | SAXS |
| Spektroskopija | NMR | Cirkularni dihroizam | Dualna polarizaciona interferometrija | Određivanje apsorbance | Fluorimetrija | Fluorescentna anizotropija |
| Translaciona difuzija | Analitičko ultracentrifugiranje | SEC | Rasejavanja svetlosti | NMR |
| Rotaciona difuzija | Fluorescentna anizotropija | Protočna birefrigencija | Dielektrična relaksacija | NMR |
| Hemijske | Razmena vodonik-deuterijum | Dirigovana mutageneza | Hemijsko modifikovanje |
| Termodinamičke | Ravnotežno odvijanje |
| Matematičke/računske | Predviđanje strukture proteina | Molekulski doking |
| ←Tercijarna strukturaKvaternarna struktura→ |