3. VL Proteine Flashcards
Wie sind Proteine aufgebaut?
(Primär- bis Quartärstruktur)
- Primärstruktur: Aminosäurensequenz
- Sekundärstruktur: regelmäßig angeordenete Strukturelemente (lokal) der Aminosäurensequenz zwischen dem N- und C-Terminal (a-Helices, ß-Faltblatt, ß-Schleife/Loop)
- Tertiärstruktur: Anordnung der Sekundärstruktur im dreidimensionalen Raum (mehrere a-Helices und ß-Faltblätter zueinandern)
- Quartärstruktur: beschreibt die räumliche Anordnung mehrerer Peptidketten (Untereinheiten) innerhalb eines Proteins
Resonanzstruktur der Peptidbindung
- planar ⇒ π-System, wodurch die Elektronen delokalisiert sind
- ausgehend von der Doppelbindung gleiche Substiutenten finden:
- trans: entgegengesetzte Seiten
- cis: in die gleiche Richtung, wodurch die Elektronen sich in den Weg kommen
- Verhältnis cis:trans: 1:1000
Prolyl-Isomerase, was bewirkt sie und wieso ist sie notwendig?
- alle Aminosäuren liegen in der trans-Form vor, außer Prolin, welches in beiden Formen vorliegen kann
- dies liegt an dem cyclischen Aufbau der Aminosäure, welchen keine weiteren proteinogenen Aminosäure der Fall ist
- die Faltung solcher Aminosäuren in die dreidimensionale Form kann nicht eigenständig ablaufen ⇒ Prolyl-Isomerase hilft
- Prolylisomerasenverringern die für die Aktivierung notwendige Energie und beschleunigen die Einstellung des Gleichgewichts.
Was sind die Phi- und Psi-Torsionswinkel?
- Phi: φ (zwischen C’ − N − Cα − C’)
Winkel zwischen alpha-C und Stickstoff
Psi: ψ (zwischen N − Cα − C’ − N)
Winkel zwischen alpha-C und weiteren C
- bevorzugte Winkel sind gegen den UZS -180° und mit dem UZS +180°, aufgrund der Abstoßung der Elektronen
- Glycin wir nicht berücksichtigt, da sie keine Seitenkette hat
Wie ist eine a-Helix aufgebaut und stabilisiert?
- rechtshändig gedrehte Spirale, linkshändig möglich aber sehr selten
- d=5,4 Å Abstand der Umdrehungen mit n=3,6 As
- Länge der Umdrehung: 0,54 nm
- 0-75% a-Helix-Anteil in globulären (kugelförmige Tertiär- bzw. Quartärstruktur) Proteinen
- Seitenketten zeigen nach außen, dicht gepackt ⇒ kleine, unverzweigte Aa bevorzugt
- Aai bindet mit Aai+4!
- Stabilisiert durch eine WBB zwischen dem Carbonylsauerstoff der i-ten und dem Amidproton der (i+4)-ten Aminosäure desselben Moleküls.
Arten von ß-Faltblättern, Aufbau und Stabilisierung?
- Antiparallel: Die Carbonyl- und Aminogruppen eines Strangs sind jeweils über WBB mit der Amino- und Carbonylgruppe des anderen Strangs verbunden
- Parallel: As liegen deckungsgleich nebeneinander wodurch die CO-Gruppen und NH-Gruppe nicht mehr auf einer Höhe sind. WBB werden versetzt ausgebildet
- Gemischt: bei mehr als zwei betrachteten Faltblättern: Antiparallel also auch Parallel
Stabilisiert durch WBB, Reste zeigen nach oben bzw. unten ⇒ große As, da die Reste sich Seitenketten sich räumlich abwechseln
Was ist eine ß-Kehre?
- Schleife vom N- zum C-Terminal um 180°
- oft mit Prolin o. Glycin aufgebaut, um die starke Krümmung zu erreichen
- besteht aus 4 As, WBB zwischen CO der Aai und NH der Aai+4
Was sind Domänen bzw eine Unterheiten eines Proteins?
Domänen: unabhängige Faltungseinheiten
- kann sich ohne Verbindung zum Rest falten
- allein existenzfähig
- häufig eine definierte Funktion
Monomer: eine Peptidkette
Dimer: zwei Peptidketten
Was ist der Beitrag von Disulfid-Brcken zur Proteinfaltung?
- kovalente Bindung der Sulfhydrylgruppen von zwei Cysteinresten (stärker als WBB)
- Cystein+Cystein=Cystin
- sehr stabile Bindungen
Oxidation: R-SH + HS-R’ → R-S-S-R’ + 2 H+ + 2e−
Reduktion: 2 Fe3+ + 2 e− → 2 Fe2+
(β-Mercaptoethanol als Katalysator)
Wieso wird die Proteinfaltung als kooperativ bezeichnet?
kooperativ: wenn sich eine Bindung löst, lösen sich auch die anderen
Welche Eigenschaften eines Proteins werden zur Trennung in der Reinigung genutzt?
- Ladung
- Polarität
- Größe
- Bindungsspezifität
Röntgenstrukturanalyse/Proteingemische trennen?
- Aufklärung der 3D-Struktur
- Elektronen beugen die Röntgenstrahlung (0,1 nm Bereich)
- es entsteht eine konstruktive Interferenz der Wellen
- Ort und Intensität der gebeugten Wellen hängt von der Anordnung der Atome/ Elektronen ab ⇒ dadurch werden dann die Proteine erkennbar
- Proteingemische trennbar durch SDS-Gelelektrophorese getrennt
Paraloge und Orthologe?
Paraloge: Homologe, die im gleichen Organismus vorkommen (entstanden durch Gen-Verdopplung, unterschiedliche Funktionen)
Bsp: Menschliche Ribonuclease (Verdauungsenzym) ⇔ Angiogenin (stimuliert das Wachstum von Blutgefäßen)
Orthologe: kommen in verschiedenen Organsimen vor und haben sehr ähnliche/gleiche Funktionen (vertikale Evolution)
Bsp: Menschliche Ribonuclease (Verdauungsenzym) ⇔ Rinder- Ribonuclease (Verdauungsenzym)
Sequenzalignment
- die zu untersuchenden Sequenzen werden aneinander vobei geschoben und die Übereinstimmung von As überprüft
- Punktesystem: Identität: 10 P, Lücke: -25 P
- Sequenzen werden durchmischt 100-1000mal
- Punkte wieder gezählt ⇒Signifikanz der Alignment
- viele gleiche oder ähnliche Elemente in gleicher Reihenfolge weisen auf eine evolutionäre oder funktionelle Verwandtschaft hin
Divergente und konvergente Enzymevolution
- Divergenz: Merkmale die auf einen gemeinsamen Vorfahren hinweisen
- Konvergenz: ähnliche Merkmale, die sich aber unabhängig von einander entwickelt haben und somit keine Verwandschaftsrückschlüsse liefern
Bindung von Sauerstoff an Hämoglobin/Myoglobin
- Kofaktor (Tetrapyrol) mit einem Fe2+ Ion im Zentrum, welches ca. 0,004 nm unter der planaren Ebene liegt
- O2 bindet an das Eisen, wodurch es in die Ebene geschoben wird
- ein distaler Histidinrest stabilisiert diese Bindung
- Grund für die Verschiebung: Eisen wird kleiner, da es durch die Bindung mit O2 in eine low-spin Konfiguration übergeht ⇒ die Elektronen liegen somit näher am Kern, da zwei Orbitale frei werden und das Atom schrumpft
Unterschiede in der Bindung von Hämoglobin bzw. Myoglobin und Sauerstoff
Myoglobin:
- höhere Affinität, starke Bindung zum Sauerstoff (P50=1 Torr),
- nicht-kooperative Sauerstoffbindung
- gibt nur 7% Sauerstoff wieder ab
Hämoglobin:
- geringere Affinität (P50=26 Torr),
- kooperative Sauerstoffbindung: ein bereits gebundenes Sauerstoffatom erleichtert, das Binden von weiteren
- gibt 66% Sauerstoff ab
P50: Sauerstoff-Partialdruck an, bei dem 50 % aller Sauerstoff-bindenden Zentren belegt sind (Y=0,5)
Was ist die T- und R-Form und was für einen Einfluss hat der Sauerstoff?
T-Form (tensed): geringe O2-Affinität
R-Form (relaxed): hohe O2-Affinität
Eisen ist im low-soin kleiner und zieht den Histidin-Rest und somit die restliche Struktur an
Was ist ein allosterischer Effektor und welche wirken auf die O2-Bindung von Hämoglobin ein?
Ein allosterischer Effektor beeinflusst die Reaktionsgeschwindigkeit bzw Aktiviät eines Enzyms. Er bindet an das Molekül und ruft meistens eine Konformationsänderung hervor und stabilisiert das Molekül entweder in der aktiven (Aktivator) oder inaktiven (Inhibitor) Form.
D-2,3-Bisphosphoglycerat vermindert die Affinität für molekularen Sauerstoff!
- bindet an die T-Form und verhindert die Bindung von Sauerstoff und somit den Übergang zur R-Form
- erleichtert die Abgabe von gebundenen Sauerstoff
Was ist der Bohr-Effekt?
- der Bohr-Effekt gewährleistet eine bevorzugte Freisetzung von Sauerstoff (die T-Form) in stoffwechselaktiven Geweben (bei sinkenden pH-Wert oder steigenden CO2-Wert)
- sinkender pH-Wert: pKs-Werte höher in T-Form als in R-Form; niedriger pH-Wert verschiebt das Gleichgewicht zur T-Form, welche eine geringe O2-Affinität hat und somit eher Sauerstoff abgibt
- steigender CO2-Wert: Entstehung von Carbamat Gruppen, ebenfalls Verschiebung in die T-Form
