Proteine
Struktur, Funktion, Engineering
Struktur, Funktion, Engineering
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Cartes-fiches
Aufgaben von Proteinen
- Abwehr (Immunglobuline)
- Bindung (Enzyminhibitoren)
- Elektronentransport (Atmungskette, Photosynthese)
- Mechanik (Actin, Myosin)
- Membrankanäle (Transporter)
- Reaktionskatalyse (Enzyme)
- Regulation (Hormone)
- Stofftransport (Hämoglobin)
- Struktur (Kollagen)
- Speicherung (Casein)
- Signaltransduktion (Membranrezeptoren)
Oligo-Peptid
kurze Kette, definierte Sequenz, keine definierte Raumstruktur -> Eigenschaften ergeben sich aus Summe der AS
Einzelne AS Einheit
Polyaminosäure
durch Polymerisation aus einer oder wenigen unterschiedlichen AS, zufällige Sequenz, variierende Länge
Wichtig bei Grundageforschung
Längere Kette, definierte Aminosäure-Sequenz
(natürliches) Polypeptid mit definierte 3D Struktur -> biochemische Funktion
kovalente Struktur, d.h. AS-Sequenz, sowie ggf. Disulfidbrücken und posttranslationale Modifikationen
- Konjugierte Proteine: prosthetische Gruppen (z.B. Coenzym 1)
lokale (periodische) Konformation des Rückgrats v.a. a-Helix, ß-Faltblatt
- Supersekundärstruktur: stabile Anordnung aus Sekundärstruktur- Elementen (z.B. Coiled Coils)
Tertiärsrtuktur
vollständige Raumstruktur eines Polypeptids (also eine UE) mit Wdv, Ionische WW zB Subtilisin
- Domäne: klar umrissene und in der regel stabil gefaltete Struktureinheiten (zB Zink-Fingerdomäne
Quartiärstruktur
räumliche anordnung von Untereinheiten bei oligomeren Proteinen
Aufbau aus einzelnen polypeptidketten als UE (Monomere): Hämoglolbin, Streptavidin
die Grenzflächen ähneln der Packung in Inneren globuläre Proteine
bei identische monomere: zklische oder diedrische Symmetrie
Konsequenz: allosterie, unabh. davon auch Avidität
Proteinentwicklung unter günstigsten Annahmen
100 As
- Planet bedeckt mit Ozean (4 km tief): 1,2 * 10^18 m^3
- Darin dichte Kultur von E.coli, infiziert mit Bakteriophage M13
- maximale Replikationsrate: 3 Generationen pro Stunde
- hohe Mutationsfrequenz: jede Bakterie codiert für 1 neues Protein -> 10^55 unterschiedliche Proteine
- vgl. Polypeptid mit 20 AS: 20^200 = 10^260 Sequenzkoombinationen
- d.h. 10^260 - 10^55 = 10^260 Proteine wurden in der Natur niemals synthetisiert
Polypeptid mit 100 As
- 20^100 = 10^130 Sequenzkombinantionen
- 10^130-10^55 Proteine wurden niemals synthetisiert
- 55: 1,3 = 42 As
Peptidbindung
Aliphatische Aminosäuren
- Glycin
- Alanin
- Valin
- Leucin
- Isoleucin
- Prolin
Alanin
Ala
A
durchschnittlichste aller AS, beim Austausch führt nicht zum Verlust der Faltung, aber Verlust der Funktion
Prolin
Pro
P
Omega Winkel von 0 Grad erlaubt.
Iminosäure (Pyrrolidinring). Seitenkette im Ringschluss mit Stickstoff verbunden.
Aliphatisch, unpolar, hydrophob
geometrichen FG? Proliin ca 20% cis im GGW. Durch Bindungsbruch, welcher von ein Enzym katalysiert wird, und nciht durch Drehung. Sterische hinderung ist bri Pro geringer als bei anderen AS.
Thiol Seitenketten
- Methionin
- Cystein
Polare (ungeladene) Seitenketten
- Serin
- Threonin
- Asparagin
- Glutamin
Geladene Seitenketten
Aspartat
Glutamat
Lysin
Arginin
Aromatische Seitenketten
- Histidin
- Phenylalanin
- Tyrosin
- Tryptophan
Histidin
His
H
Säure Base Aktivität: Protonierte Form hat Funktioin als Base, pKs 6
Kommt häufig im aktiven Zentrum vor
- Nukleophil
- Hydrophole Seitenkette, kann H+ Donor sein (außen) und innen H+ Akzeptor (durch Elektrostatik von Nachbarschaft geladen)
- 2 Tautomere mit unterschiedlichem pKs (unterschied 0,6 pH) - abhängig vom umgebenden AS
Cyklische Ring mit 6 pi Elektrone, sehr stabil.
Als Puffersubstanz verwendet
pKs Aminoterminus und Carboxyterminus
Aminoterminus: 6,8 - 8,0
Carboxyterminus: 3,5 - 4,3
Natürlich erweiterte genetische Code
- Initiator AS: N-Formylmethionin fMet: Keine positive Ladung am N
- 21. AS: L-Selenocystein CH2-SeH
- humane Glutathionperoxidase, Formiatdehydrogenase in E.coli (UGA, Stoppcodon als codierend, tRNA wird mit Serin beladen, daraus Selenocystein wenn es schon dran hängt)
- Im aktiven Zentrum
- 22. AS: L-Pyrrolysin
- kodiert durch UAG (Stoppcodon) in der Methylamin-Aminotransferase von M. barkeri