Protein folding

Question 1

Wie sehen ungefaltete Proteine aus?

Answer 1

• random coil -durch partiellen Doppelbindungscharakter
• > Peptidbindung planar -freie Drehbarkeit über den alpha-Kohlenstoff
• >eingeschränkt durch sterische Hinderung
• Torsionswinkel-> N-C_a und C-C_a

Question 2

Was gibt ein Ramachandran-plot an?

Answer 2

• die psi-Winkel werden gegen die phi-Winkel geplottet
• daraus ergeben sich die eingenommen Torsionswinkel des Proteins

Question 3

Was sind folds?

Answer 3

-Tertiärstruktur der Proteine

Question 4

Wechselwirkung in Proteinen?

Answer 4

• Dipol-Dipol 2-4 kj/mol ->Dipol (permanent, induziert)
• Hydrophob 4-12 kj/mol ->Aliphatische, aromatische Seitenketten
• Wasserstoffbrücke 10-20 kj/mol :Carboxyl, Amino, Imidazol, Guanidino, Amino, Hydroxyl, Phenol

Elektrostatisch 40-80 kj/mol :Carboxyl, Amino, Guanidino

Kovalent ~360kj/mol ->Disulfid

Question 5

Was sind Afinsens Dogma und Levinthals Paradox?

Answer 5

• Afinsen: jedes Protein hat nur eine Struktur mit der niedrigsten energie-> durch die Primärstruktur festgelegt(mit Ausnahmen)
• Levinthals Paradox-> Protein 100 Aminosäuren -> jeder Rest 3 Torsionswinkel-> 3^100 mögliche Konformationen
• >wenn jede Seitenkette sich mit einer Femtosekunde bewgenn könnte-> 5x10^23 s dauern bis die richtige Konformation gefunden wurde

Question 6

Was ist die Lösung zu Levinthals Paradox?

Answer 6

• folding Intermediate
• partiell native Konformationen werden beibehalten

Question 7

Was versteht man unter dem molten globule state?

Answer 7

• Proteinstruktur zwischen nativer und denaturierter Form
• hydrophobe Seitenketten formen Kern der Wasser ausschließt
• polare Seitenkette an Oberfläche des Proteins

Question 8

Anordnung Hydrophober Kern -> Öltropfen oder Puzzle?

Answer 8

-etwas dazwischen-> nicht super fest und geordnet aber auch nicht komplett ungeordnet wie ein Öltropfen

Question 9

Was ist der hydrophobe Kollaps?

Answer 9

• Zusammenlagerung der hydrophoben Aminosäurereste per hydrophobem Kollaps

Question 10

Was ist Typ 1 folding und was ist Typ 2 folding?

Answer 10

• Typ 1-> kleine Proteine falten schnell ohne messbare Intermdiate(2 state approximation?)
• Typ 2-> gößere Proteine falten in mehreren Phasen

Question 11

Welche Projekte werden zur Aufklärung der Proteinfaltung durch Simulation genutzt?

Answer 11

• Folding at home -> über viele Computerwerden Einzelschritte der Proteinfaltung simuliert
• alphafold-> künstliche Intelligenz

Question 12

Energielandschaft-> was bedeutet Q, E und P?

Answer 12

• Q-> Fortschritt-> wie nahe an nativer Struktur
• E->freie Enthalpie
• P- Raum den das Protein einnimmt

Question 13

Wie wirken Chaperone innerhalb einer Energielandschaft?

Answer 13

• Proteine können Fehlfalten-> in nicht native Energiemininma
• Chaperone setzen die Aktivierungsenergie herunter und Erlauben so eine Faltung zum nativen Zustand
• außerdem verhindern sie auch Fehlfaltung als Faltungshelfer
• Proteostase->Regulation eines funktionierenden Proteoms

Question 14

Was ist die Energielandschafttheorie?

Answer 14

A series of shape changes gradually reduce enthalpy ∆H and reduce or gain entropy ∆S resulting in the small overall free energy change ∆∆G.

• Entropy is dominant in larger proteins ➜ release of more free water
• The number of accessible conformations goes down over time: the “entropic bottleneck”

Question 15

Warum ist Fehlfaltung gefährlich?

Answer 15

• Altern hat u.a. mit Abnahme der Proteostase-kapazität zu tun
• viele Krankheiten haben mit Proteinfehlfaltung zu tun-> Krebs,Alzheimer,cystische Fibrose