3.3: Білки
- Page ID
- 4363
У той час як нуклеотиди всі розчинні у воді і мають однаковий основний склад (цукор, основа, фосфат), а цукру також розчинні у воді і в основному містять 5 або 6 вуглеців (кілька винятків), амінокислоти (загальна структура нижче) структурно та хімічно різноманітні.
Хоча всі амінокислоти, по суті, розчинні у воді, взаємодії їх бічних ланцюгів з водою значно відрізняються. Це важливо, тому що тільки в бічних ланцюгах (R-групах) амінокислоти відрізняються один від одного. Виходячи з бічних ланцюгів, ми можемо згрупувати 20 амінокислот, що містяться в білках, наступним чином:
- Ароматичні (фенілаланін, тирозин, триптофан)
- Аліфатичні (лейцин, ізолейцин, аланін, метіонін, валін)
- Гідроксил/сульфгідрил (треонін, серин, тирозин, цистеїн)
- Карбоксиамід (глютамін, аспарагін)
- R-кислоти (глутамінова кислота, аспарагінова кислота)
- R-аміни (лізин, гістидин, аргінін)
- Непарні (гліцин, пролін)
Відзначимо, що тирозин має гідроксильну групу і укладається в дві категорії. Зверніть увагу також, що книги біохімії різняться в тому, як вони організовують амінокислоти за категоріями. Амінокислоти з'єднуються між собою пептидними зв'язками. Це вводить незначний аспект спрощення структури білків — потрібно лише враховувати позиціонування R-груп навколо кожного пептидного зв'язку при схематичному визначенні структури білка. Білки, які знаходяться у водних середовищах, таких як цитоплазма клітини, мають свої амінокислоти, розташовані так, що ті, що мають гідрофільні бічні ланцюги (такі як треонін або лізин), переважають на зовнішній стороні білка, щоб взаємодіяти з водою. Гідрофобні амінокислоти в цих білках знаходяться переважно на внутрішній стороні. Коли досліджується структура білків у неводних середовищах, таких як внутрішня частина ліпідного бішару, розташування перевертається - гідрофобіка переважає зовні, де вони можуть взаємодіяти з гідрофобними бічними ланцюгами мембранних жирних кислот та гідрофільних амінокислот. в будь-якому місці, де вони можуть контактувати з водою. Для такого білка, як порин, який забезпечує внутрішній канал, через який може проходити вода, саме тут знаходяться гідрофіліки. Для трансмембранних білків, які проектують через обидві сторони мембрани, гідрофіліки виявляються в кожній точці, де поліпептидний ланцюг виходить з мембрани.
Первинна структура
Як білки отримують такі композиції амінокислот? Як ми побачимо, структури всіх білків в кінцевому підсумку виникають з їх амінокислотних послідовностей. Послідовність амінокислот називається первинною структурою, і зміни в ній можуть впливати на будь-який інший рівень структури, а також властивості білка. Первинна структура білка прибула до свого поточного стану в результаті мутації та відбору протягом еволюційного часу. На більш безпосередніх часових масштабах тривимірна структура білка виникає в результаті явища, званого згортанням. Згортання білка є результатом трьох різних структурних елементів поза первинною структурою. Їх називають вторинними, третинними та четвертинними структурами, кожна з яких виникає внаслідок взаємодії між поступово більш віддаленими амінокислотами в первинній структурі.
вторинна структура
Взаємодії між амінокислотами в межах приблизно десяти одиниць один від одного породжують регулярні повторювані структури. Ці вторинні структури включають добре відомі альфа-спіраль і бета-нитки. Обидва були передбачені Лінусом Полінгом, Робертом Корі та Германом Бренсоном в 1951 році. Кожна споруда має унікальні риси. Ми використовуємо терміни підйом, повторення та крок для опису параметрів спіралі. Повторення - це кількість залишків у спіралі, перш ніж вона почне повторюватися. Підйом - це відстань, яку спираль піднімає з додаванням кожного залишку. Крок - це відстань між витками спіралі.
Альфа спіраль
Альфа-спіраль (рис. 3.1.3) утворюється в результаті взаємодій між амінокислотами, розділеними чотирма залишками. Цікаво; у, бічні ланцюги амінокислот в альфа-спіралі всі спрямовані назовні від осі спіралі. Альфа-спіралі мають повторення залишків амінокислот 3,6 на оборот спіралі, що означає, що чотири витка спіралі мають приблизно 14 залишків амінокислот. Водневі зв'язки виникають між C = O однієї амінокислоти та N-H іншої амінокислоти чотирма залишками віддалених, і вони допомагають стабілізувати структуру (зверніть увагу, що залучені C = O і N-H є частиною поліпептидного хребта, а не R-груп). Деякі амінокислоти мають високі тенденції до формування спіралі. Вони включають метіонін, аланін, лейцин, незаряджений глутамат і лізин. Інші, такі як пролін, гліцин та негативно заряджений аспартат, сприяють його утворенню.
Бета Пасма
Бета-нитки є найбільш фундаментальною спіраллю, що має по суті 2D кістяк «складки», як у складки завіси. Дійсно, бета-пасма можуть бути розташовані разом, утворюючи так звані бета-листи. Відомі й інші регулярні структури. Від чого залежить, чи знаходиться даний розтяг білка в гвинтовій або іншій структурі? Тут грає роль форма та хімія бічних ланцюгів.
волокнисті білки
Не всі білки мають значну кількість третинної або четвертинної структури. (Як ми побачимо, ці останні два рівні структури виникають внаслідок «вигинів» поліпептидних ланцюгів та взаємодій між окремими поліпептидними ланцюгами відповідно.)
Наприклад, альфа-кератин - це те, що ми називаємо волокнистим білком (також називається склеропротеїном). Альфа-кератин має первинну структуру і вторинну структуру, але мало третинної або четвертинної структури.
Отже, альфа-кератин існує здебільшого у вигляді довгих волокон, таких як у волоссі. Бета-кератин - це більш твердий волокнистий білок, який міститься в нігтях, лусочках і кігтях. Він складається здебільшого з бета-листів. Пролін, який є найменш гнучкою амінокислотою, завдяки приєднанню бічного ланцюга до альфа-аміно зчеплення, рідше можна знайти в альфа-спіралі, але цікаво, що він міститься в достатку у волокнистому білку, відомому як колаген. Колаген (попередня сторінка) є найпоширенішим білком в організмі людини і є «клеєм», який буквально склеює нас разом. Як негнучкість проліну дозволяє йому перебувати в спіралі? Відповіддю, ймовірно, є паралельне достаток в колагені гліцину, який містить найменшу бічну групу і тому має найбільшу гнучкість.
Цікавою стороною присутності проліну в колагені є хімічна модифікація пролінів, шляхом додавання гідроксильних груп, після виготовлення білка. Такі «посттрансляційні модифікації» не рідкість. Треонін, серин та тирозин часто мають гідроксильні бічні ланцюги фосфорильовані. Лізини в колагені теж гідроксилюються посттрансляційно. Гідроксильовані проліни та лізини відіграють певну роль у формуванні міжланцюгових водневих зв'язків та зшиванні потрійних спіралей під час складання колагенових фібрил. Ці зв'язки забезпечують структурну цілісність колагену. Ферменти, які додають гідроксили до проліну і лізину, вимагають вітаміну С (аскорбінової кислоти) для своєї активності. Нестача вітаміну С призводить до вироблення ослаблених колагенових фібрил, в результаті чого виникає стан під назвою цинга.
Карбонільний кисень пептидного зв'язку може існувати в резонансі з зв'язком C-N, надаючи пептидним зв'язкам характеристики подвійного зв'язку і накладаючи обмеження для обертання навколо неї. Якщо ми трактуємо пептидний зв'язок як подвійний зв'язок, то розташування сусідніх вуглецевих зв'язків навколо нього можна вважати, що знаходяться в цис-або транс-конфігураціях. У білках, не дивно, що кращим розташуванням цих груп є сильно транс (1000/1). З 20 амінокислот, той, що сприяє пептидних зв'язків у конфігурації cis найбільш часто є пролін, але навіть для проліну транс-ізомер є настійно кращим.
Малюнок 3.2.5: Колаген.
Рамачандран Сюжети
Іншим наслідком розгляду пептидного зв'язку як подвійного зв'язку є те, що він зменшує кількість змінних кутів обертання поліпептидного хребта. Терміни phi та psi відносяться до кутів обертання щодо зв'язків між N-альфа-вуглецем та альфа-карбонільним вуглецем відповідно (попередня сторінка). Враховуючи громіздкість R-груп, явище стеричної перешкоди та тенденцію тісних бічних ланцюгів взаємодіяти між собою, можна очікувати знаходження зміщення у значеннях phi та psi. Дійсно, це саме те, що спостерігається. Доктор Г.Н. Рамачандран запропонував такий результат і в сюжеті, який носить його ім'я, зобразив теоретичну ймовірність появи кожного кута в поліпептиді. Більш пізні спостереження фактичних кутів фі та psi в даних з бази даних білків PDB підтверджують прогнози доктора Рамачандрана. У сюжеті вище бета-пасма красиво вписуються в більш темну синю секцію вгорі, а альфа-спіралі вписуються в жовту секцію біля середини.
третинна структура
На відміну від вторинних структур, які виникають внаслідок взаємодій між амінокислотами, близькими в первинній структурі, третинна структура виникає внаслідок взаємодій між амінокислотами, більш віддаленими в первинній структурі. Такі взаємодії неможливі в нескінченно розтягується клітковині, оскільки кожна амінокислота, розміщена між двома амінокислотами, змушує їх переміщуватися далі один від одного в тому, що по суті є двома вимірами вторинної структури. Щоб віддалені амінокислоти взаємодіяли, вони повинні бути приведені в більш близьке розташування, і для цього потрібно згинання і згортання поліпептидного ланцюга. Білки з такими структурами називаються «кулястими», і вони, безумовно, є найпоширенішим класом білків. Дійсно, саме в кулястих білках ми маємо найяскравіші зображення результатів згортання. «Складки» у поліпептидів виникають в результаті «вигинів» між областями вторинної структури (наприклад, альфа-спіраллю або бета-нитками). Такі структури можуть бути кращими через несумісність даного амінокислотного бічного ланцюга для вторинної структури, утвореної амінокислотами, що передують їй. Вигини трапляються зазвичай в білках, і пролін часто бере участь. Вигини не мають передбачуваної геометрії альфа-спіралей або бета-ниток і часто називають випадковими котушками. Таким чином, незважаючи на те, що білкову структуру можна легко описати як ділянки вторинної структури, розділені вигинами, мінливість структур вигину робить прогнозування третинної структури з амінокислотної послідовності надзвичайно складнішим, ніж ідентифікування/прогнозування областей вторинної структури.
гідрофобний ефект
Саме на рівні третинної структури відбувається характерне розташування гідрофобних і гідрофільних амінокислот в білку. У водному середовищі, щоб білок залишався розчинним, він повинен мати сприятливі взаємодії з водою навколо нього, отже, позиціонування гідрофільних амінокислот зовні. Ще один поштовх для явища згортання трохи складніше зрозуміти. Він відомий як гідрофобний ефект. На хімічному рівні це має сенс - гідрофобні амінокислоти «воліють» взаємодіяти один з одним всередині і далеко від води. Рушійна сила цього явища, однак, трохи більш концептуально складна. Розглянемо пляшку, що містить масло і воду. Як всім відомо, дві рідини не змішуватимуться і замість цього утворюватимуть окремі шари. Розумним питанням може бути, чому вони роблять це замість одного існуючого як крихітні кульки всередині іншого. Відповіддю на це питання, а також позиціонування гідрофобних амінокислот у внутрішній частині водорозчинних білків, є гідрофобний ефект. Щоб зрозуміти гідрофобний ефект, проведіть наступнийексперимент — візьміть водно-масляну суміш і енергійно струсіть її. Це змусить шари змішуватися, і можна буде спостерігати, що крихітні кульки як води, так і нафти, насправді, можуть бути знайдені спочатку в шарі кожного. Однак з часом крихітні кульки розпадаються і зливаються з відповідним шаром. Це пов'язано з явищем ентропії і врахуванням площі поверхні. По-перше, сума площі поверхні вбудованих крихітних кульок набагато більша, ніж площа області між двома шарами після закінчення змішування. Чим менше глобусів, тим більше площа поверхні взаємодії нафти і води. Мінімальна можлива площа поверхні взаємодії виникає тоді, коли глобусів взагалі немає — всього два шари і більше нічого.
Як це відноситься до ентропії? Взаємодія між водно-гідрофобними шарами змушує молекули на межі розділу розташовуватися точно/регулярно, щоб мінімізувати їх взаємодію. Впорядкування при цьому відбувається на інтерфейсах шарів.
Максимальна кількість впорядкування відбувається при взаємодії максимальних площ поверхні нафти і води. Дрібні глобули породжують більшу
відкриту площу поверхні між водним та гідрофобним шарами і, як наслідок, більше впорядкованості. Оскільки ентропія в замкнутій системі має тенденцію до збільшення, вона буде прагнути до зменшення кількості впорядкування, якщо залишити її в спокої. Таким чином, можна збільшити впорядкування в наноскопічному масштабі (утворюючи глобули), застосовуючи енергію у вигляді струшування. Однак, залишившись у спокої, система посилить свій розлад за рахунок зменшення взаємодії між гідрофобними групами та гідрофільними.
У суміші масляної води це призводить до того, що крихітні кульки розпадаються і виробляють два шари, з якими ми знайомі, оскільки це
мінімальна площа поверхні, яку можна зробити між двома шарами і, таким чином, найменше впорядкування. У білках бічні ланцюги гідрофобних амінокислот «захищені» від води шляхом розміщення всередині білка, тим самим також зменшуючи інтерфейси між гідрофобними залишками та водою. В обох випадках ентропія підвищена, за рахунок зниженої організації шарів. Після формування взаємодії між бічними ланцюгами гідрофобних амінокислот допомагає стабілізувати загальну білкову структуру.
Четвертинна структура
Останній рівень білкової структури, який ми розглянемо, - це четвертинна структура. Для того, щоб мати четвертинну структуру, білок повинен мати кілька поліпептидних субодиниць, оскільки структура передбачає розташування цих субодиниць відносно один одного. Розглянемо гемоглобін, кисневий білок нашої крові. Він містить дві однакові субодиниці, відомі як альфа, та дві інші ідентичні, відомі як бета. Вони розташовані разом у спосіб, як показано на попередній сторінці. На відміну від цього, споріднений білок для зберігання кисню, відомий як міоглобін, містить лише одну субодиницю. Гемоглобін має четвертинну структуру, але міоглобін - ні. Множинні субодиниці білки поширені в клітині, і вони породжують дуже корисні властивості, яких немає в одній субодиниці білків. У випадку гемоглобіну множинні субодиниці надають властивість кооперативності — змінну спорідненість до кисню залежно від концентрації останнього. У випадку з ферментами він може надавати алостеризм - здатність мати активність ферменту, змінену взаємодією з ефекторною молекулою. Ми детально обговоримо аллостеризм в наступному розділі.
Інші структурні особливості білка
Не все, що міститься в білку, є амінокислотою. Білки часто мають інші хімічні групи, відомі як протезні групи, пов'язані з ними, які необхідні для функції білка. Приклади включають порфіринове кільце гема в міоглобіні та гемоглобіні, який несе залізо, щоб кисень міг бути пов'язаний. Метали часто використовуються ферментами в їх каталізі. Кілька вітамінів (іменованих коферментами), такі як тіамін (В1) та рибофлавін (В2), модифіковані та хімічно пов'язані з ферментами, щоб допомогти їм виконувати специфічні каталітичні функції.
Кооперативність
Цікавим і важливим аспектом деяких білків є явище кооперативності. Кооперативність відноситься до того, що зв'язування однієї молекули ліганду білком сприяє зв'язуванню додаткових молекул того ж типу. Гемоглобін, наприклад, проявляє кооперативність, коли зв'язування молекули кисню залізом групи гема в одній з чотирьох субодиниць викликає незначну зміну конформації в субодиниці. Це відбувається тому, що гемове залізо прикріплено до бічного ланцюга гістидину, а зв'язування кисню «піднімає» залізо разом з гістидиновим кільцем (також відомим як кільце імідазолу).
Оскільки кожна субодиниця гемоглобіну взаємодіє і впливає на інші субодиниці, вони теж змушені трохи змінювати форму, коли перша субодиниця зв'язується з киснем (перехід, описаний як перехід від Т-стану до R-стану). Ці зміни форми також сприяють кожній з інших субодиниць, що зв'язують кисень. Це дуже важливо в легенях, де кисень підхоплюється гемоглобіном, оскільки зв'язування першої молекули кисню сприяє швидкому поглинанню більшої кількості молекул кисню. У тканині, де концентрація кисню нижче, кисень залишає гемоглобін і білки .ips з R-стану назад в Т-стан.
Кооперативність є лише одним з багатьох захоплюючих структурних аспектів гемоглобіну, які допомагають організму отримувати кисень там, де він
потрібен, і підбирати його там, де його багато. Гемоглобін також сприяє транспортуванню продукту клітинного дихання (вуглекислого газу) з тканин, що виробляють його, до легенів, де він видихається. Розглянемо їх індивідуально.
Ефект Бора
Ефект Бора був вперше описаний понад 100 років тому Крістіаном Бором. Показано графічно (зверху ліворуч), спостерігається ефект полягає в тому, що спорідненість гемоглобіну до кисню зменшується у міру зменшення рН та/або при збільшенні концентрації вуглекислого газу. Зв'язування протонів гістидином допомагає полегшити структурні зміни білка, а також з поглинанням вуглекислого газу. Фізіологічно це має велике значення, оскільки активно дихаючі тканини (наприклад, скорочуються м'язи) потребують кисню і вивільняють протони та вуглекислий газ. Чим вище концентрація протонів і вуглекислого газу, тим більше кисню виділяється для живлення тканин, які в ньому найбільше потребують.
2,3 Б.П.
Ще одна молекула, що впливає на виділення кисню гемоглобіном, - це 2,3 бісфосфогліцерат (також званий 2,3 BPG або просто BPG). Як і протони і вуглекислий газ, 2,3 BPG виробляється активно дихаючими тканинами, як побічний продукт метаболізму глюкози. Молекула 2,3 BPG вписується в «отвір пончика» гемоглобіну дорослих. Таке зв'язування 2,3 BPG сприяє Т (щільному) стану гемоглобіну, який має знижену спорідненість до кисню. При відсутності 2,3 BPG гемоглобін може існувати в R (розслабленому) стані, що має високу спорідненість до кисню.
Гемоглобін плода
У дорослих гемоглобін виділяє кисень, коли він зв'язує 2,3 BPG. Це на відміну від фетального гемоглобіну, який має дещо іншу конфігурацію (α2γ2), ніж гемоглобін дорослого (α2ß). Фетальний гемоглобін має більшу спорідненість до кисню, ніж материнський гемоглобін, дозволяючи плоду ефективно отримувати кисень з крові матері. Частина причини більшої спорідненості гемоглобіну плода до кисню полягає в тому, що він не пов'язує 2,3 BPG.
Ще один істотний факт про 2,3 БПГ полягає в тому, що його концентрація вище в крові курців, ніж у некурящих. Отже, гемоглобін в крові курця проводить більше часу в Т-стані, ніж стан R. Тобто проблема, коли вона знаходиться в легенях, де перебуваючи в стані R необхідно максимально навантажувати гемоглобін киснем. Високий рівень у крові 2,3 BPG є однією з причин, чому курці мають проблеми з диханням під час фізичних вправ - у них знижена пропускна здатність кисню.
Останнє, хоча це не пов'язано безпосередньо з 2,3 BPG, у курців є ще одна причина, чому їх киснева пропускна здатність нижча, ніж у некурящих. Сигаретний дим містить чадний газ і ця молекула, яка має практично ідентичні розміри молекулярному кисню, ефективно конкурує з киснем за зв'язування з атомом заліза гема. Частина токсичності чадного газу обумовлена його здатністю зв'язувати гемоглобін і перешкоджати зв'язуванню кисню.
Денатурація
Для білків функція залежить від точної структури. Втрата точної складчастої структури білка відома як денатурація і зазвичай супроводжується втратою функції. Той, хто коли-небудь працював над очищенням ферменту, знає, як легко втратити свою активність. Кілька ферментів, таких як рибонуклеаза, надзвичайно стабільні навіть у дуже суворих умовах. Для більшості інших невелика зміна температури або рН може різко вплинути на активність. Причини цих відмінностей різняться, але стосуються 1) сили сил, що утримують структуру разом, і 2) здатності білка перегортатися після денатурації. Розглянемо їх окремо нижче.
Сили стабілізації конструкцій
Амінокислоти пов'язані одна з іншою пептидними зв'язками. Ці ковалентні зв'язки надзвичайно стабільні при нейтральних рН, але можуть бути порушені гідролізом з теплом в кислих умовах. Пептидні зв'язки, однак, лише стабілізують первинну структуру і, по суті, є єдиною відповідною силою, відповідальною за неї. Вторинна структура, з іншого боку, як правило, стабілізується слабшими силами, включаючи водневі зв'язки. Водневі зв'язки легко порушуються теплом, сечовиною або хлоридом гуанідинію.
Сили, що стабілізують третинну структуру, включають іонні взаємодії, дисульфідні зв'язки, гідрофобні взаємодії, металеві зв'язки та водневі
зв'язки. З них іонні взаємодії найбільш чутливі до змін рН. Гідрофобні зв'язки найбільш чутливі до миючих засобів. Таким чином,
миття рук допомагає знищити бактерії шляхом денатурації критичних білків, необхідних їм для виживання. Металеві зв'язки чутливі до окислення/відновлення. Розрив дисульфідних зв'язків вимагає або сильного окислювача, такого як перформінова кислота, або сильний відновник
на іншому дисульфіді, такому як меркаптоетанол або дитиотреітол.
Четвертинні структури стабілізуються тими ж силами, що і третинна структура, і мають однакову чутливість.
Розгортання денатурованих білків
Вся інформація для згортання білка міститься в первинній структурі білка. Тоді може здатися цікавим, що більшість білків не перетворюються у свою належну, повністю активну форму після денатурації та видалення денатурату. Деякі роблять, по суті, правильно перегортаються за цих обставин. Хорошим прикладом є бичача рибонуклеаза (також звана РНКаза). Його каталітична активність дуже стійка до нагрівання і сечовини. Однак, якщо обробити фермент меркаптоетанолом (який розриває дисульфідні зв'язки) перед обробкою сечовиною та
нагріванням, активність втрачається, що свідчить про те, що ковалентні дисульфідні зв'язки допомагають стабілізувати загальну ферментну структуру. Якщо дати можливість ферментної
суміші охолонути назад до кімнатної температури, з часом деяка активність ферментів знову з'являється, що свідчить про те, що рибонуклеаза може знову складатися при належних умовах.
Незворотна денатурація
Більшість ферментів, однак, не поводяться як рибонуклеаза. Після денатурації їх активність не може бути відновлена в значній мірі. Це може здатися суперечити думці про те, що згортання інформації притаманне послідовності амінокислот в білку. Це не так. Причина, по якій більшість ферментів не можуть перегорнути належним чином, пов'язана з двома явищами. По-перше, нормальне згортання може відбуватися, коли виробляються білки. Взаємодії між амінокислотами на початку синтезу не «плутаються» взаємодіями з амінокислотами пізніше в синтезі, оскільки ці амінокислоти не присутні, як починається синтез білка. У багатьох випадках правильному згортанню новоспечених поліпептидів також допомагають спеціальні білки, звані шаперонами. Шаперони зв'язуються з новоспеченими білками, запобігаючи взаємодії, які можуть призвести до неправильної згортання. Таким чином, раннє складання та допомога шаперонів усувають деякі потенційні взаємодії «неправильної складаності», які можуть виникнути, якщо вся послідовність була присутня, коли почалося складання.
Денатуровані поліпептиди повної довжини мають набагато більше потенційних неправильних складок, які можуть виникнути. Друга причина, по якій більшість білків не перетворюються належним чином після денатурації, ймовірно, полягає в тому, що згортання, як і будь-яке інше природне явище, зумовлене мінімізацією енергії. Хоча складена конструкція може мати низьку енергію, шлях, що веде до неї, може бути не весь під гору. Як і хімічна реакція, яка має енергії активації, які повинні бути подолані для того, щоб реакція відбулася, складання, ймовірно, має піки і долини енергії, які автоматично не ведуть безпосередньо до належної складки. Знову ж таки, згортання під час синтезу веде білок по краще визначеному шляху через енергетичний лабіринт складання, що денатуровані повнорозмірні білки не можуть орієнтуватися.
Пріони та неправильні згортання
Згортання та стабільність згорнутих білків є важливим фактором для так званих «інфекційних» білків, відомих як пріони. Ці таємничі білки, які беруть участь у захворюваннях, таких як божевільна коров'яча хвороба та пов'язаний з цим стан людини, відомий як хвороба Крейтцфельдта-Якоба, є наслідком неправильного складання білка мозку, відомого як PrP. Неправильно згорнутий білок має дві важливі властивості, які призводять до захворювання. По-перше, він має тенденцію агрегуватися у великі комплекси, звані амілоїдними бляшками, які пошкоджують/руйнують нервові клітини мозку, що призводить в кінцевому підсумку до деменції та втрати функції мозку.
По-друге, і, мабуть, гірше, неправильно складений білок «спонукає» інші копії того ж білка до неправильного складання. Таким чином, неправильно згорнутий
білок діє чимось на зразок каталітичного центру і хвороба швидко прогресує. Виникає питання про те, як перекручується білок PrP для початку, але відповідь на це неясний. Є припущення, що вплив в раціоні неправильно згорнутих білків може
бути фактором, але це спірне. Спалах божевільної коров'ячої хвороби у Великобританії в 1980-х роках супроводжувався зростанням частоти рідкісної форми хвороби Крейцфельда-Якоба людини під назвою варіант CJD (V-CJD), надаючи певну довіру до гіпотези. Цілком можливо, що неправильне згортання багатьох білків відбувається епізодично без наслідків або спостережень, але якщо PrP неправильно розвивається, результати легко очевидні. Таким чином, хвороба Крейцфельда-Якоба може в кінцевому підсумку дати уявлення про сам процес згортання.
