9 VL - Protein folding (Plested)

Question 1

Woraus besteht Eiweiß hauptsächlich?

Answer 1

Aus Albumin

Question 2

Ist das denaturieren von Eiweiß reversibel?

Answer 2

nicht ohne Weiteres, aber ja

“Shear stress” in mikrometer dicken Schichten und Urea können die Aggregate aufspalten und eine Neufaltung erlauben

Question 3

Welche Proteine können durch Urea und “Shear stress” neu gefaltet werden?

Answer 3

small simple proteins

Question 4

Warum führt Hitze zur Denaturierung von Proteinen?

Answer 4

ΔG = ΔH - TΔS

Prozesse geschehen spontan und freiwillig, wenn ΔG negativ ist.

ΔH (Enthalpie = Wärmeinhalt) ist positiv, da Hitze hinzugefügt wird

ΔS ist positiv, da die Entropie im ungefalteten, denaturierten, Zustand steigt

Question 5

Nenne die Stufen der Proteinstrukturen

Answer 5

Primärstruktur: AS-Sequenz

Sekundärstruktur: räumliche Anordnung der AS-Sequenz zu α-Helix und β-Faltblatt

Tertiärstruktur: Bindung der Sekundärstrukturen zu Domänen

Quartärstruktur: domain-domain contacts

Question 6

Wie hoch ist die Produktionsrate eine Ribosoms für Proteine?

Answer 6

20 AS/s

Question 7

Unter welcher Bedingung werden Proteine synthetisiert?

Answer 7

in hoch konzentrierter zytoplasmatischer Lösung von 350 mg/ml

Question 8

Wie nennt man ungefaltete Proteine und wie sind sie zu charakterisieren?

Answer 8

“Random coil”

free rotation around all bonds and very few intramolecular interactions

Question 9

Um welche Bindungen sind random coils drehbar?

Answer 9

C-N-Bindung (C des Carbonyls) hat partiellen Doppelbindungscharakter und ist somit nicht drehbar –> in einer Ebene mit Carbonyl-Gruppe

αC-N-bond (Φ) und
αC-C bond (Ψ) sind jeweils um 180° drehbar

Question 10

Wie viele AS sind pro Windung in der α-Helix?

Answer 10

3,6

Question 11

Wie können die erlaubten Winkel von Φ vs. Ψ dargestellt werden?

Answer 11

im Ramachandra-Plot

Question 12

Wie werden Tertiärstrukturen von Proteinen unterteilt?

Answer 12

Werden in sog. “Folds” eingeteilt

es gibt ca 1000 verschiedene

Viele Mitglieder einer Proteinfamilie falten sich auch zu dem gleichen “Fold”

Question 13

Welche gängigen Typen von “Folds” gibt es?

Answer 13

Rossmann-fold

TIM-barrel

jelly Roll

Question 14

Welche drei Probleme treten bei der Proteinfaltung auf?

Answer 14

“Folding Code”

“Folding Speed”

“Folding Mechanism”

Question 15

Was besagt das Anfinsen’s Dogma?

Answer 15

folding code

Jedes Protein hat nur eine richtige Struktur, mit dem geringsten Energiezustand, der durch die Primärstruktur bestimmt ist

Question 16

Was besagt das Levinthal’s Paradox?

Answer 16

folding speed

Würde ein Protein sich solange ungerichtet falten, also alle Konformationsmöglichkeiten zufällig ausprobieren würde die Faltung eines 100-AS-Proteins (alter des Universums)^3 dauern. Viele Proteine sind sogar größer

Es muss also gerichteten Prozess geben

Question 17

Was unterstützt die vermutung, dass die Faltung von Proteinen gerichtet und nicht zufällig passiert?

Answer 17

The existence of folding intermediates

Question 18

Worauf ist der Faltungsprotess angewiesen und welche Bindungen werden gebildet? Wie ist ihr Energiegehalt?

Answer 18

the cooperation of many weak non-covalent interact

“dipole interactions” –> 2-4 kJ/Mol
“hydrophobic interactions” –> 4-12 kJ/Mol
“hydrogen bridges” –> 10-20 kJ/Mol
“electrostatic interactions” –> 40-80 kJ/Mol
“covalent bonds” –> ~360 kJ/Mol
(Durch Rotation um C-C und C-N Bindungen)

Question 19

Charakterisiere WBB. Wie ist der ideale Abstand?

Answer 19

A partially positive H-atom interacts with a partially negative atom (usually oxygen)

Ideal distance 2.7 - 3 Å

Question 20

What promotes native folding?

Answer 20

compactness

Question 21

Was ist Type I folding?

Answer 21

small proteins fold fast, resulting in a 2 state approximation without measurable intermediates

Question 22

Was ist Typ II folding?

Answer 22

Large proteins fold in multiple phases After an initial “burst phase” around 1 ms ➜ subdomain rearrangement takes minutes

Question 23

Wofür steht ZAM?

Answer 23

zipping and assembly method

Question 24

Welche Theorie steht ZAM gegenüber?

Answer 24

foldon-units

kontrovers, da nur eine Möglichkeit gezeigt wird

Question 25

Was ist “the comfortable space”?

Answer 25

? slide 20

Question 26

Was sind Chapreone?

Answer 26

proteins that help to find other proteins to find their final active conformation, without being part of the final state

Question 27

Was ist GroEL?

Answer 27

bacterial chaperon

binds partially folded or misfolded proteins

A cycle of ATP binding and catalysis shifts GroEL to a more open “relaxed” state, which releases the folded
protein

Question 28

Wie wird der Zustand der Proteostase bzw des Gleichgewichts zwischen Proteinzuständen hergestellt?

Answer 28

Netzwerk von hunderten von Proteinen, mit chaperonen und ihren Regulatoren

ubiquitin−proteasome system (UPS):
mediate the removal of irreversibly misfolded and
aggregated proteins

Question 29

Konkurrenz zwischen Faltung und Aggregation

Answer 29

Proteine wollen durch Faltung eine möglichst günstige energetische Form annehmen.

Es kann passieren, dass sich Proteine nicht nur intra, sondern auch inter-molekular falten
–> Bildung von amorphous aggregates, toxic oligomers or ordered amyloid fibrils