生体分子の機能を発言する高次構造は水素結合で保持されている！
上左：DNA部分構造例，上右：tRNA関連データ例（1ml5のChain B・C；コドンと遺伝暗号表参照）
下左：GFPの例（1hcj），下右：イオンチャネルタンパク質の例（1bl8）
※中央のサグラダ・ファミリアの画像は美学ホームページ主宰者から提供していただいた写真を加工したものです．
[TOPIC] 2003/10/04-12/14，東京都現代美術館で「ガウディ　かたちの探求」展開催中 → フジテレビの情報（展覧会のみどころ）

※このページにデータを追加して，第56回 Super Science Seminar（2003/12/27，京都）の講義用資料「生体分子のかたちの不思議」を作成しましたのでご利用ください。

ある原子の構造の模式図と“自然界の４つの力”

電気陰性度

  
分子の極性・無極性（左；参考ページ）と水素結合の構造（右；最上段でX，Yは電気陰性度の大きい原子）

参考：氷構造の例 → メタン，アンモニア，水

参考：結合の手の数（原子価；配位結合やイオン結合ができる場合に注意〔例：NH₄Cl〕） → 塗り絵による分子クイズ
※PDB形式のデータでは多重結合も単結合で表示され，H原子が省略される場合が多いことに注意する．

生体分子中の水素結合の例（太字はPDB ID）
《 水素結合は原子種と結合距離などから自動描出されるため，不要な結合が表示される場合もある 》

●DNA関連 DNA部分構造例　…初期表示 　 DNA部分構造例（A-T） 　 DNA部分構造例（G-C） 1n4eのChain A・B（チミンダイマー含む） ●Protein関連 6rsa 　 6rsaのα-helix部分の例（Tyr25-Ser32） 　 6rsaのβ-sheet部分の例（Val43-Val47 & Arg85-Ile81）…逆平行 1juy 　 1juyのα-helix部分の例（Asp153-Leu172） 　 1juyのβ-sheet部分の例（Val4-Gly8 & Tyr261-Ile265）…平行 ●DNA＋Protein 1bnz ●RNA（水素結合表示不可） 1g59のChain B（tRNAGlu）

Backbone 2nd Structure Termini Ligands表示 OFF Water表示（*印データのみ）　 OFF 全選択 Ligand選択 Protein選択 DNA/RNA全選択 同backbone選択 空間充填 球棒 スティック OFF CPK amino DNA/RNA（ATGCU） Proteinラベル表示 OFF Dot Surface表示 OFF 水素結合（細） 同（太） OFF Specular OFF ｜ 光量30% OFF 背景・黒 背景・灰 背景・白 回転 OFF ｜ 画像をクリップボードへコピー 酸性・中性・塩基性アミノ酸区別 極性・非極性区別 疎水性インデックス順 等電点順 ※amino表示の凡例 ASP　GLU　CYS　MET　LYS　ARG　SER　THR　PHE　TYR ASN　GLN　GLY　LEU　VAL　ILE　ALA　TRP　HIS　PRO ＝ 以下の表示はアミノ酸の親水性・疎水性参照 ＝ ※酸性・中性〈芳香族〉・塩基性アミノ酸区別表示の凡例 ASP　GLU　GLY　ALA　VAL　LEU　ILE　CYS　SER　THR ASN　GLN　PRO　MET　PHE　TYR　TRP　LYS　ARG　HIS ※極性〈酸性・塩基性〉・非極性（疎水性）アミノ酸区別 SER　THR　TYR　CYS　ASN　GLN　ASP　GLU　LYS　ARG HIS　GLY　ALA　VAL　LEU　ILE　PHE　PRO　MET　TRP ※疎水性インデックス順 ARG　LYS　ASN　ASP　GLN　GLU　HIS　PRO　TYR　TRP SER　THR　GLY　ALA　MET　CYS　PHE　LEU　VAL　ILE ※等電点順 ASP　GLU　CYS　ASN　PHE　GLN　TYR　SER　MET　TRP VAL　GLY　LEU　ALA　ILE　THR　PRO　HIS　LYS　ARG

水素結合の距離

分類	具体例	結合距離／nm
基 本 的 水 素 結 合	OH…O	0.272　（O-O 間）
	OH…N	0.279　（O-N 間）
	OH…S	0.331　（O-S 間）
	OH…F	0.272　（O-F 間）
	OH…Cl	0.312　（O-Cl 間）
	OH…Br	0.328　（O-Br 間）
	NH…O	0.289　（N-O 間）
	NH…N	0.298　（N-N 間）
	NH…S	0.342　（N-S 間）
	NH…F	0.292　（N-F 間）
	NH…Cl	0.323　（N-Cl 間）
	NH…Br	0.337　（N-Br 間）
	FH…F	0.244　（F-F 間）
Ｄ Ｎ Ａ	アデニン(A) − チミン(T)	左図上から， 0.281 (N-O間)，0.295 (N-N間)
	グアニン(G) − シトシン(C)	左図上から， 0.270 (O-N間)，0.291 (N-N間)，0.301 (N-O間)

タンパク質では，離れているアミノ酸が協調作業をして機能を示す！（2fke・1j4rを例に）
左：2fke・1j4rと同じ下記アミノ酸配列ですべてα-helix構造にしたもの（MOLDA for Protein Modelingで組立て）とSITE部位の強調表示
GVQVETISPGDGRTFPKRGQTCVVHYTGMLEDGKKFDSSRDRNKPFKFMLGKQEVIRGWEEGVAQMSVGQRAKLTISPDYAYGATGHPGIIPPHATLVFDVELLKLE
中２つ：実際の2fkeとその活性部位（アミノ酸はすべてamino色表示）
右：2fkeの活性部位と同じ配列番号のアミノ酸をSITEとした1j4r
《参考》タンパク質の構築原理（理研ゲノム科学総合研究センター／タンパク質構造・機能研究グループ）

タンパク質の高次構造のいろいろ；スーパーフォールドの例（水素結合表示，Ligandは球棒モデル）
グロビン（1thb_A），アップ-ダウン（256b_A），UBαβロール（1ubq → ユビキチン）
αβサンドイッチ（1aps_1），TIMバレル（7tim_A）　doubly wound（2fox）
免疫グロブリンフォールド（2rhe），Trefoil（1i1b），Jellyロール（2stv）
※日本化学会 編，「化学便覧 基礎編　改訂5版」，図16.38，丸善(2004)／CD-ROM
※美宅成樹・榊佳之 編，「バイオインフォマティクス」，p.175，東京化学同人(2003)
※後藤祐児・高橋聡，『タンパク質フォールディングの昼と夜』，現代化学，2004年9月号，pp.26-33，東京化学同人

アミノ酸の親水性・疎水性
→ 詳細版（有機性・無気性値含む） ｜ アミノ酸 ｜ PDB部分データリスト／別版 ←

アミノ酸			分子式	CAS番号	疎水性 インデックス	log P	酸性・塩基性	極性・非極性	等電点
Arg	R	アルギニン	H2N(=NH)NHC3H6CCH(NH2)COOH	74-79-3	-4.5	-4.20	塩基性	極性（塩基性）	10.76
Lys	K	リシン	H2N(CH2)4CH(NH2)COOH	56-87-1	-3.9	-3.05	塩基性	極性（塩基性）	9.74
Asp	D	アスパラギン酸	HOOCCH2CH(NH2)COOH	56-84-8	-3.5	-3.89	酸性	極性（酸性）	2.77
Asn	N	アスパラギン	H2NCOCH2CH(NH2)COOH	70-47-3	-3.5	-3.82	中性	極性（中性）	5.41
Glu	E	グルタミン酸	HOOCCH2CH2CH(NH2)COOH	56-86-0	-3.5	-3.69	酸性	極性（酸性）	3.22
Gln	Q	グルタミン	H2NCO-CH2CH2CH(NH2)COOH	56-85-9	-3.5	-3.64	中性	極性（中性）	5.65
His	H	ヒスチジン	H2NCH[CH2(C3H3N2)]COOH	71-00-1	-3.2	-3.32	塩基性	極性（塩基性）	7.59
Pro	P	プロリン	(C4H8N)-COOH	147-85-3	-1.6	-2.54	中性	非極性（疎水性）	6.30
Tyr	Y	チロシン	HO(C6H4)CH2CH(NH2)COOH	60-18-4	-1.3	-2.26	中性	極性（中性）	5.66
Trp	W	トリプトファン	(C8H6N)-CH2CH(NH2)COOH	73-22-3	-0.9	-1.05	中性	非極性（疎水性）	5.89
Ser	S	セリン	HOCH2CH(NH2)COOH	56-45-1	-0.8	-3.07	中性	極性（中性）	5.68
Thr	T	トレオニン	CH3CH(OH)CH(NH2)COOH	72-19-5	-0.7	-2.94	中性	極性（中性）	6.16
Gly	G	グリシン	H2NCH2COOH	56-40-6	-0.4	-3.21	中性	非極性（疎水性）	5.97
Ala	A	アラニン	CH3CH(NH2)COOH	56-41-7	1.8	-2.85	中性	非極性（疎水性）	6.00
Met	M	メチオニン	CH3SCH2CH2CH(NH2)COOH	63-68-3	1.9	-1.87	中性	非極性（疎水性）	5.74
Cys	C	システイン	HSCH2CH(NH2)COOH	52-90-4	2.5	-2.49	中性	極性（中性）	5.07
Phe	F	フェニルアラニン	(C6H5)CH2CH(NH2)COOH	63-91-2	2.8	-1.38	中性	非極性（疎水性）	5.48
Leu	L	ロイシン	(CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH	61-90-5	3.8	-1.52	中性	非極性（疎水性）	5.98
Val	V	バリン	(CH3)2CHCH(NH2)COOH	72-18-4	4.2	-2.26	中性	非極性（疎水性）	5.96
Ile	I	イソロイシン	C2H5CH(CH3)CH(NH2)COOH	73-32-5	4.5	-1.70	中性	非極性（疎水性）	6.02

※疎水性インデックスは以下を参照；Kyte and Doolittle, J. Mol. Biol., 157, 105-132(1982)
※log PはOn-Line Log P Calculation掲載の実験値（参考ページ）
※極性・非極性はChimeのProtein選択様式と関連（参考ページ）
《参考》分子と分子の相互作用（QSARと有機概念図から），１文字アミノ酸配列から各種HTMLデータを作成する秀丸マクロ

※疎水性インデックス順に示したアミノ酸（上段の左から右へ昇順） → アミノ酸
※構成元素は，H，C，N，O，S の5種類