Structuurbiologie

Deel van een serie artikelen over Biochemie
Ruimtelijke structuur van cytochroom c
Biomoleculen
Eiwit · Koolhydraat · Natuurproduct · Nucleïnezuur · Metaboliet · Lipide · Vitamine
Stofwisseling
Anabolisme · Celademhaling · Eiwitsynthese · Katalyse · Fotosynthese · Katabolisme
Verwante onderwerpen
Bio-informatica · Enzymologie · Moleculaire biologie · Structuurbiologie
Portaal    Biologie

Structuurbiologie (Engels: structural biology) is een deelgebied van de biochemie waarin men de ruimtelijke structuur bestudeert van biologische macromoleculen (met name eiwitten en nucleïnezuren), hoe zij zich in deze structuur organiseren en hoe veranderingen in hun structuur hun biochemische functie beïnvloeden.

Eiwitten en nucleïnezuren liggen aan de basis van vrijwel alle cellulaire activiteit, en enkel de specifieke driedimensionale structuur van dergelijke macromolecuul bepaalt hoe deze functies worden uitgevoerd. De ruimtelijke architectuur van macromoleculen is vaak terug te voeren op de volgorde (sequentie) van de monomeren waaruit ze zijn opgebouwd. Eiwitten vouwen zich bijvoorbeeld op in een complexe tertiaire structuur, op basis van hun aminozuursequentie, de primaire structuur.

Structuurbiologisch onderzoek wordt gedaan op basis van technieken uit de biofysica en biochemie. De meeste biomoleculen zijn te klein om met microscopen in detail waar te nemen. Een aantal belangrijke technieken die structuurbiologen gebruiken zijn massaspectrometrie, röntgendiffractie, kernspinresonantie (NMR) en small-angle X-ray scattering. De ontwikkeling van cryo-elektronenmicroscopie, een moderne vorm van atomaire microscopie, stelde onderzoekers in staat de macromoleculaire structuur van eiwitten of andere celcomponenten zichtbaar te maken in hun natieve ruimtelijke staat.

Ook principes uit de bio-informatica kunnen worden gebruikt om structuren te onderzoeken, door naar verbanden te kijken tussen de vouwingsmotieven in de nucleotidesequentie van het macromolecuul. Voorspelling van eiwitstructuren met behulp van AI-tools zoals AlphaFold zijn vanaf 2018 steeds krachtiger en accurater geworden, en nemen een steeds belangrijkere plaats in in de structuurbiologie. Het ontwerpen van eiwitten met gewenste eigenschappen (protein engineering) is mede hierdoor in een stroomversnelling gekomen.