F9: Proteinfoldning og stabilitet Flashcards
Hvad betyder denaturering?
Tab i 3D-struktur i så høj grad, at funktionen mistes. Ikke nødvendigvis helt udfoldet. Medfører ofte udfældning, når der dannes aggregater.
Hvordan er udfoldning en kooperativ proces?
Udfoldning af en del destabilieserer andre dele af proteinet.
Hvordan kan proteiner denatureres?
Med organiske opløsningsmidler som alkohol eller acetone, pH, temperatur, urea eller guanidiniumklorid, detergenter
Hvordan påvirker organiske opløsningsmidler, urea og detergenter et protein? Og hvordan gør pH?
De interfererer med de hydrofobe interaktioner ved at gøre dem opløselige, og urea interfererer også med H-bindinger. Når proteinet er denatureret, eksponeres mere overflade, og denaturanten kan lave flere interaktioner.
pH-ændringer ændrer på ladninger, der også påvirker H-bindinger.
Hvad er Levinthals paradox?
Der er for mange kombinationsmuligheder hvad angår proteiners konformation i forhold til, hvor hurtigt foldning forefår. Der må derfor være genveje.
Ud fra hvad kan proteinet renaturere?
Primærstrukturen (dog ikke hvis der har været zymogen-form)
Hvad betyder det, at foldning er hierarkisk?
Hvordan sker foldning?
At lokale sekundærstrukturer dannes først, evt. guidet af sterisk hindring og ioniske interaktioner mellem aa-rester, der sidder tæt på hinanden i sekvensen.
Herefter kan sekundærstrukturer gå sammen, og hydrofobe interaktioner er med til at danne kernen. Herved dannes domæner
Hvad er funktionen af ustabile områder?
Proteinet kan ændre konformation mellem to eller flere states.
Hvad er chaperoner?
Proteiner, der interagerer med delvist foldede eller forkert foldede proteiner og faciliterer korrekt foldning, fx ved at stille favorable mikromiljøer til rådighed for proteinet.
Hvilke typer chaperoner findes der? Hvad er deres karakteristika?
Hsp70-familien (Mr=70.000), heat shock proteins, især i celler, der er stresset af høje temperaturer. Binder til polypeptider, der har mange hydrofobe rester (nyfoldede, dem der ikke skal folde foreløbig og dem, der risikerer at denaturere). Kræver ATP og andre proteiner. Beskytter mod dannelse af/fjerner aggregater.
Chaperoniner består af multisubunit-ringe, der danner to rum, hvor et udfoldet protein kan finde på en hydrofob overflade, hvorefter der “lægges låg på”. Under ATP-hydrolyse ændrer chaperoninen form, og proteinet kan folde uden at danne aggregater og uden at prøve alle funktioner, fordi der ikke er meget plads.
Hvilke to enzymer kan hjælpe proteiner med at folde?
Protein disulfid isomerase (PDI): Shuffler svovlbroer
Peptid prolyl isomerase (PPI) interkonverterer cis-transisomerer af Pro.
Hvad er en amyloid-fiber?
Et ellers opløseligt protein, der normalt udskilles af celler, udskilles i misfoldet form og bliver extracellulær amyloid-fiber. En del af kernen danner betasheet, før resten når at folde rigtigt. beta-sheets fra forskellige fibre danner amyloidfibriller, der lagres ekstracellulært og føres til amyloidose (foldningsrelaterede sygdomme). Ofte meget beta-sheet-struktur vinkelret på fibren med mange aromatiske rester.
Hvad er UPR?
Unfolded protein response - fremkommer, når der syntetiseres for mange proteiner i forhold til, hvad ER kan folde, og ufoldede ophobes.
Transkriptionelle regulatorer øger antallet af chaperoner og sænker synteseraten. Amyloidaggregater kan fjernes ved lysosomet eller ubiquitin-proteasomet.
Hvordan foldes amyloidfibre?
Et protein, der indeholder et betasheet-segment folder delvist og associerer med betasheet-segmenter fra andre proteiner og danner “kernen”
Hvis ΔG’* er negativ, er K’eq…?
Og hvorfor?
større end 1 - fordi reaktionen er exergon, er der spontan reaktion i retning mod produkterne
Hvis ΔG’ er positiv, er Keq…?*
mindre en 1, fordi reaktionen er endergon, så der vil dannes flere reaktanter
Er standard fri energi-ændringer additive? Afhænger de af, hvilken pathway, reaktionen foregår via?
Er ligevægtskonstanter additive?
Ja og nej (afhænger blot af start- og slutforhold). Nej, de er multiplikative.
Hvordan er sammenhængen mellem fri energi for overførslen af et peptid fra vand til denaturant og koncentrationen af denaturant?
Der er lineær proportionalitet mellem de to
Hvordan er udtrykket for fri energi ved denaturering?
Hvad betyder de forskellige størrelser?
ΔG_D-N = ΔG^H2O_D-N - m[denat.]
eller
ΔG_N-D = ΔG^H2O_N-D + m[denat.]
ΔG^H2O_D-N er den frie energi for denaturering i vand
ΔG^H2O_N-D er den frie energi for foldning i vand (tænker jeg)
m er en proportionalitetskonstant, tangenthældningen i Cm/Tm, der har enheden J/mol/M
Er denatureringskurven stejlest for store eller små proteiner?
Store
Hvad er [D]^50% aka. Cm?
Den denaturantkoncentration, hvor halvdelen af proteinet er denatureret
Hvad fortæller en lav værdi af m?
At denatureringen evt. foregår trinvist og ikke kooperativt.
Det viser i hvert fald, at der er tale om et lille protein, da m er proportional med antal grupper i proteinet.
Hvorfor har små proteiner små værdier af m?
Fordi der kun sker lille ændring af overfladearealet, når det udfoldes
Hvorfor kan udtrykket “random coil” siges at være misvisende?
Fordi der er mangel på ægte random struktur
Der er lineær sammenhæng mellem Accesible surface area for sidekæder og …?
Den frie energi for overførsel fra vand til denaturant
Hvilke sidekæder, der ofte er ladede, sidder tit i proteiners inde?
His og Tyr
Høj termostabilitet følges ofte ad med …
flere hydrofobe og ladede rester og færre uladede polære rester.
Er T og S temperaturuafhængige?
Nej, temperaturafhængigheden kan beskrives med varmekapaciteten.
Hvilke to variable afgør proteinstabiliten? Og hvordan er de relateret til ΔG*_N-D (proteinstabiliteten)?
m og Cm, ΔG*_N-D=-ImI * Cm
Nativ eller udfoldet protein - hvilket har størst varmekapacitet?
Udfoldede
Kan pro-delen af proenzymer have betydning for foldning?
Ja, så det er ikke altid primær-sekvensen for det endelige protein, der er afgørende
Hvordan dannes alfahelix?
Der er en langsom opstart, da det koster meget entropi at danne H-bindinger mellem rest 1 og 5. Herefter går det stærkere, da der er færre konformationsmuligheder og da der allerede er etableret en dipol.
Hvad er “the molten globule”?
En kompakt proteinstruktur, som indeholder mange af de sekundærstrukturelle elementer, der er kendetegnende for det native protein, men som mangler noget af den tertiære struktur.
Nævn forskellige måder, proteiner kan folde på
Fx via molten globule, dannelse af alle interaktioner i det native protein via kooperativitet, dannelse af hydrofob kerne som det første
Kan insulin folde spontant?
Nej, for en del af proteinet er kløvet fra - og det er nødvendigt for foldningen
I hvilken form (N eller D) er van der Waals-interaktioner maksimeret?
N
Hvordan bestemmer man stabiliteten af et protein?
Man måler en egenskab, der varierer med foldning/udfoldning og pertuberer ligevægten.
Hvilke målemetoder kan bruges?
NMR, CD, absorbans, fluorescens
Hvordan finder man forskellen i stabilitet mellem fx wt og mut?
ΔΔG_N-D=(-ImICm)_WT - (-ImI*Cm)_MUT
