脯胺酸的特殊構象剛性對蛋白質的二級結構影響深遠。由於脯胺酸的側鏈是環狀結構，它在蛋白質中的存在會造成局部的柔韌性降低，並且限制了某些二級結構的形成。具體來說，脯胺酸通常被認為是結構性干擾物，對於α-螺旋、β-片層等規則結構的形成有一定的阻礙作用。這是因為脯胺酸在肽鍵中的氮原子未綁定氫原子，因此不能作為氫鍵的供體，只能作為受體，從而影響氫鍵的形成和蛋白質的整體折疊。

### 舉例說明脯胺酸在某些蛋白質中的具體功能：

1. **膠原蛋白**：脯胺酸是膠原蛋白的重要組成部分，其獨特的結構有助於形成聚脯胺酸螺旋，這是膠原蛋白的主要二級結構。脯胺酸的羥基化在這個過程中起著關鍵作用，增強了膠原蛋白的穩定性，對於人體保持結締組織的完整性至關重要。

2. **轉錄因子**：某些轉錄因子中脯胺酸的出現有助於蛋白質的靈活性，促進DNA的結合。例如，脯胺酸（如在某些轉錄因子結構中的位置）可影響其與DNA的相互作用，從而調控基因表達。

3. **酵素活性**：在某些酵素中，脯胺酸可能參與催化過程，透過改變分子的形狀和動態來影響其催化活性。例如，在某些酶的活性位點，脯胺酸的環狀結構能夠提供特定的形狀，使得催化反應的過程更加高效。

總的來說，脯胺酸通過其特殊的結構在許多蛋白質中發揮重要的功能，既能穩定蛋白質結構，又能調節其活性，這使得脯胺酸在生物化學和細胞生物學中扮演著重要的角色。
脯胺酸的特殊構象剛性對於蛋白質的二級結構有何影響？是否可以舉例說明脯胺酸在某些蛋白質中的具體功能？
**脯胺酸**（Proline，縮寫為 **Pro** 或 **P** ）是一個 α- 胺基酸，又是一個環狀胺基酸，20 個 DNA 編碼的其中之一。雖然屬於蛋白胺基酸，並不是伯胺而是仲胺（舊稱為亞胺酸），因此具有特殊構象剛性，影響肽的二級結構。其對應密碼子為 CCU，CCC，CCA 和 CCG。

脯胺酸不是一種必需胺基酸，人體可以自行合成。在 20 個蛋白質形成胺基酸中，其最特別之處在於胺氮被綁定到並非一個而是兩個烷基基團，因此使它具有仲胺，L 型較常具有 _S_ 立體化學。

## 生物化學

脯胺酸由胺基酸的 L- 穀氨酸和其中間前驅物亞氨基乙酸（(''S'')-1 - 吡咯啉 - 5 - 羧酸甲酯（P5C）生物合成而成，典型生物合成所需要的酶包括：

1. 穀氨酸 5 - 激酶，穀氨酸 1 - 激酶（ATP 依賴性）
2. 胺酸脫氫酶（須具備 NADH 或 NADPH）
3. 吡咯啉 - 5 - 羧酸還原酶（須具備 NADH 或 NADPH）

## 蛋白質結構的特性

脯胺酸側鏈的獨特環狀結構，使脯胺酸相對於其他胺基酸具有特殊構象剛性，它也影響了脯胺酸和其他胺基酸之間肽鍵形成的速率，當脯胺酸在一個肽鍵中被綁定作為醯胺時，其氮原子未綁定到任何的氫原子，則它不能作為氫鍵供體，但可以是氫鍵受體。

Pro-tRNAPro 的肽鍵形成相較於其他 tRNA 相當的緩慢，此為 N - 烷基氨基羧酸一般的特徵， tRNA 和脯胺酸鍵結端部之間肽鍵的形成也相當緩慢，在所有脯胺酸鍵結和脯胺酸鍵結之間的創造是速度最慢的。

脯胺酸的特殊構象剛性影響蛋白質的二級結構，其蛋白質鄰近於一個脯胺酸殘基，而使脯胺酸在嗜熱生物蛋白質中的高發病率，蛋白質的二級結構可以兩面角 φ，ψ 和蛋白質主鏈 ω 表示，脯胺酸側鏈的鎖環結構的夾角 φ 約 - 60℃。

脯胺酸在正規二級結構元素中間為結構性干擾物，如 α 螺旋和 β 片層，脯胺酸是 α 螺旋常見的第一個殘基，也同時是 β 片層的邊緣鏈，脯胺酸也常發現於匝數（另一種二級結構）中，且有助於 β 匝數的形成，儘管具有一個完整的脂肪族側鏈，脯胺酸通常暴露於溶劑之外。

一排中的多個脯胺酸和 / 或羥基脯胺酸可以創造一個聚脯胺酸螺旋，聚脯胺酸螺旋是膠原中的主要二級結構，脯胺酸經由脯氨醯羥化酶（或其它添加的吸電子取代基，如氟）的羥基化，顯著增加膠原蛋白的構象穩定性。 因此，脯胺酸的羥基化是一個關鍵生化過程，用以維持高等生物體的結締組織，嚴重疾病如敗血症，可導致羥基化的缺陷，例如在酶脯氨醯羥化酶中突變或缺乏必要的抗壞血酸（維生素 C）輔助因子。

脯胺酸和 2 - 氨基異丁酸（AIB）的序列也可以形成一個螺旋圈結構。

## 順反異構物

同大多數胺基酸肽鍵採用反式異構體（非應變條件下通常為 99.9％）不同，脯胺酸和其它 N - 取代的胺基酸（如肌胺酸）的肽鍵既能形成順式異構物也能形成反式異構物。這是因為在大多數胺基酸中，反式異構體比順式異構體具有更小的空間位阻斥力，然而在 X-Pro 肽鍵的「順」「反」異構物（X 表示任何胺基酸）中，相鄰取代基的空間位阻幾乎相同。因此，X-Pro 的肽鍵在非應變條件下，其「順式」異構體的比例可以達到 10-40％，這一比例輕微依賴於前面胺基酸的類型，特別是具有芳香族殘基的胺基酸有利於使其成為「順式」異構物。

從動力學的角度來看，脯胺酸的「順」-「反」異構化是一個非常緩慢的過程，這一過程可以通過捕獲一個或多個脯胺酸關鍵殘基，從而阻礙非自然異構物的蛋白質折疊，特別是當自然蛋白質需要「順式」異構物時。這是因為當脯胺酸殘基在核糖體中只能被合成為反式構象。所有生物體都需要利用脯氨醯異構酶催化異構化，而一些細菌具有專門的與核糖體有關的脯氨醯異構酶。然而，脯胺酸並非對所有的折疊都是必須的，儘管具有許多 X - 脯肽鍵的非天然異構物的蛋白質是以正常的速率進行折疊的。

## 用途

脯胺酸和其衍生物通常在有機反應中當作對稱催化劑，CBS 還原反應和脯胺酸被催化羥醛縮合反應是突出的例子。

L- 脯胺酸是一種滲透保護劑，因此可用於多種藥物，生物技術的應用。

在釀造時，蛋白質富含和多酚結合的脯胺酸，可產生霧度（濁度）。

## 特色

脯胺酸是不符合典型的拉氏圖的兩種胺基酸之一，另一個是甘胺酸。由於連接 β 碳原子的環形成時，肽鍵的 ψ 和 φ 角度有較少允許度的旋轉，因此，它經常被發現於蛋白質的「匝數」當其自由熵（ΔS）比其他胺基酸大，因此在折疊的形式與未折疊的形式的比較中熵的變化較少，此外，脯胺酸的 α 和 β 結構很少被發現，因為其側鏈上 α-N 只能形成一個氫鍵，它會降低結構的穩定性。

此外，脯胺酸是唯一的在色譜法中使用茚三酮後不形成藍 / 紫色的胺基酸，相反，脯胺酸產生橙 / 黃色。

## 歷史

在 1990 年，里夏德・維爾施泰特 (Richard Willstätter) 透過丙二酸二乙酯的鈉鹽與 1,3 - 二溴丙烷的反應合成脯胺酸。在 1901 年， 赫爾曼・埃米爾・費歇爾 (Hermann Emil Fischer) 從酪蛋白和 γ- 鄰苯二甲醯 - propylmalonic 酯的分解產物分離脯胺酸。

## 合成

外消旋混合物脯胺酸可以從丙二酸二乙酯和丙烯腈被合成:

　
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## 參考文獻

## 延伸閱讀

## 參看

* 高脯胺酸血症
* 遺傳性代謝缺陷
* Prolidase deficiency
* Prolinol

## 外部連結

* （英文）脯胺酸 MS Spectrum （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* （英文）脯胺酸生物合成
* （英文）脯胺酸生物合成 Archive.is 的存檔，存檔日期 2013-01-02
**脯胺酸**（Proline，縮寫為 **Pro** 或 **P** ）是一個 α- 胺基酸，又是一個環狀胺基酸，20 個 DNA 編碼的其中之一。雖然屬於蛋白胺基酸，並不是伯胺而是仲胺（舊稱為亞胺酸），因此具有特殊構象剛性，影響肽的二級結構。其對應密碼子為 CCU，CCC，CCA 和 CCG。

脯胺酸不是一種必需胺基酸，人體可以自行合成。在 20 個蛋白質形成胺基酸中，其最特別之處在於胺氮被綁定到並非一個而是兩個烷基基團，因此使它具有仲胺，L 型較常具有 _S_ 立體化學。

## 生物化學

脯胺酸由胺基酸的 L- 穀氨酸和其中間前驅物亞氨基乙酸（(''S'')-1 - 吡咯啉 - 5 - 羧酸甲酯（P5C）生物合成而成，典型生物合成所需要的酶包括：

1. 穀氨酸 5 - 激酶，穀氨酸 1 - 激酶（ATP 依賴性）
2. 胺酸脫氫酶（須具備 NADH 或 NADPH）
3. 吡咯啉 - 5 - 羧酸還原酶（須具備 NADH 或 NADPH） ## 蛋白質結構的特性

脯胺酸側鏈的獨特環狀結構，使脯胺酸相對於其他胺基酸具有特殊構象剛性，它也影響了脯胺酸和其他胺基酸之間肽鍵形成的速率，當脯胺酸在一個肽鍵中被綁定作為醯胺時，其氮原子未綁定到任何的氫原子，則它不能作為氫鍵供體，但可以是氫鍵受體。

Pro-tRNAPro 的肽鍵形成相較於其他 tRNA 相當的緩慢，此為 N - 烷基氨基羧酸一般的特徵， tRNA 和脯胺酸鍵結端部之間肽鍵的形成也相當緩慢，在所有脯胺酸鍵結和脯胺酸鍵結之間的創造是速度最慢的。

脯胺酸的特殊構象剛性影響蛋白質的二級結構，其蛋白質鄰近於一個脯胺酸殘基，而使脯胺酸在嗜熱生物蛋白質中的高發病率，蛋白質的二級結構可以兩面角 φ，ψ 和蛋白質主鏈 ω 表示，脯胺酸側鏈的鎖環結構的夾角 φ 約 - 60℃。

脯胺酸在正規二級結構元素中間為結構性干擾物，如 α 螺旋和 β 片層，脯胺酸是 α 螺旋常見的第一個殘基，也同時是 β 片層的邊緣鏈，脯胺酸也常發現於匝數（另一種二級結構）中，且有助於 β 匝數的形成，儘管具有一個完整的脂肪族側鏈，脯胺酸通常暴露於溶劑之外。 ## 蛋白質結構的特性

脯胺酸側鏈的獨特環狀結構，使脯胺酸相對於其他胺基酸具有特殊構象剛性，它也影響了脯胺酸和其他胺基酸之間肽鍵形成的速率，當脯胺酸在一個肽鍵中被綁定作為醯胺時，其氮原子未綁定到任何的氫原子，則它不能作為氫鍵供體，但可以是氫鍵受體。

Pro-tRNAPro 的肽鍵形成相較於其他 tRNA 相當的緩慢，此為 N - 烷基氨基羧酸一般的特徵， tRNA 和脯胺酸鍵結端部之間肽鍵的形成也相當緩慢，在所有脯胺酸鍵結和脯胺酸鍵結之間的創造是速度最慢的。

脯胺酸的特殊構象剛性影響蛋白質的二級結構，其蛋白質鄰近於一個脯胺酸殘基，而使脯胺酸在嗜熱生物蛋白質中的高發病率，蛋白質的二級結構可以兩面角 φ，ψ 和蛋白質主鏈 ω 表示，脯胺酸側鏈的鎖環結構的夾角 φ 約 - 60℃。

脯胺酸在正規二級結構元素中間為結構性干擾物，如 α 螺旋和 β 片層，脯胺酸是 α 螺旋常見的第一個殘基，也同時是 β 片層的邊緣鏈，脯胺酸也常發現於匝數（另一種二級結構）中，且有助於 β 匝數的形成，儘管具有一個完整的脂肪族側鏈，脯胺酸通常暴露於溶劑之外。 **脯胺酸**（Proline，縮寫為 **Pro** 或 **P** ）是一個 α- 胺基酸，又是一個環狀胺基酸，20 個 DNA 編碼的其中之一。雖然屬於蛋白胺基酸，並不是伯胺而是仲胺（舊稱為亞胺酸），因此具有特殊構象剛性，影響肽的二級結構。其對應密碼子為 CCU，CCC，CCA 和 CCG。

脯胺酸不是一種必需胺基酸，人體可以自行合成。在 20 個蛋白質形成胺基酸中，其最特別之處在於胺氮被綁定到並非一個而是兩個烷基基團，因此使它具有仲胺，L 型較常具有 _S_ 立體化學。

## 生物化學

脯胺酸由胺基酸的 L- 穀氨酸和其中間前驅物亞氨基乙酸（(''S'')-1 - 吡咯啉 - 5 - 羧酸甲酯（P5C）生物合成而成，典型生物合成所需要的酶包括：

1. 穀氨酸 5 - 激酶，穀氨酸 1 - 激酶（ATP 依賴性）
2. 胺酸脫氫酶（須具備 NADH 或 NADPH）
3. 吡咯啉 - 5 - 羧酸還原酶（須具備 NADH 或 NADPH）