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
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)
