Proteine Flashcards
Funktionen von Proteinen
- Enzymatische Katalyse
- Transport und Speicherung
- Koordinierte Bewegung
- Mechanische Stützfunktionen
- Immunabwehr
- Kontrolle von Wachstum und Differenzierung
- Signalvermittlung
Wie werden Proteine synthetisiert
- mRNA wird im zellkern in 5´->3´ synthetisiert
- tRNA binden ihre spezifischen AS, transportieren diese zum Ribosomen &binden dort über ihr Anticodon an das die Aminosäure definierende Codon der mRNA
- an der tRNA werden die AS über Peptidbindungen miteinander verknüpft (verkürzte Erklärung)
Peptidbindungen
- Kondensationsreaktion der Carboxygruppe eines Peptids mit der Amino-Gruppe eines anderen Peptids zu einem Dipeptid -> bei mehrfacher Wiederholung: Oligo-, Polypeptid (>10 AS) -> Protein (>100 AS)
- ein Polypeptid hat immer einen c-Terminus (Carboxygruppe) und einen N-Terminus (Aminogruppe)
- Die Polypeptide sind an der der Peptidbindung nicht rotierbar, nur ums Cα-Atom
Beschriebe die verschiedenen Faltungsebenen eines Proteins und wodurch sie zustande kommen (Text zum lesen)
Primärstruktur: Sequenz durch Translation, kovalente Verknüpfung, genetisch festgelegt, bestimmt die räumliche Struktur des Polypeptids
Sekundärstruktur: regelmäßige Faltung (Konformation) zB α-Helix oder β-Faltblatt (parallel und antiprallel) durch H-Brücken zwischen den CO- und NH-Gruppen des Peptidrückgrates (zwischen AS(n) und AS(n+4). Prolin ist eine helixbrecher, da es keine H-Brücken ausbilden kann
Tertiärstruktur: definierte räumliche Struktur durch Seitenketten, die innerhalv der linearen Sequenz weit voneinder weg sind: Disulfidbrücken (stärkste Verbindung, kovalent), Ionenbindungen, “Salzbrücken”, Chelatkomplexe mit Metallionen, Hydratisierter polarer oder geladener Reste, Aromaten “stacking” H-Brücken und hydrophobe Kontakte (Van der Waals). Wichtig: hydrophobe Bereiche liegen innen!!
Quartiärstruktur: endgültiges Protein aus mehreren Proteinen in Tertiärstruktur, evtl. Liganden (koordnative Bindung eines Metall-ions)
Wo wird ein Protein gefaltet und welche Probleme können dabei entstehen
- im Cytosol oder ER cotranslational (Während der Translation) oder posttranslational
- gefährliches Stadium: unlösliche Preoteinaggregate sind thermodynamische begünstigt; verlassende polypeptidketten sind extrem anfällig für ROS
Wie wird ein Protein gefaltet?
- durch kleinste Bewegungen der umgebenden H2O-Moleküle und elektrische Anziehungskräfte innerhalb des Proteins (Ionenbindung, H-Brücken, Van-der-Waals-Bindungen, Disulfid-bindungen), unpolare (hydrophobe) Seitenketten nach innen, polare nach außen
- gefaltetes Protein in der Regel die niedrigste freie Enthalpie aller möglichen Zustände
Typen von Faltungshilfen
- Faltungsenzyme: zB PDI, PPIase
- Chaperone: zB Hitzschockproteine (Hsp100/90/70/60)
- Intramolkulare Faltungshilfen, zB Prosequenzen, nicht funktionelle Domänen
posttranslatorische Modifikation: limitierte Proeteolyse
- Abspaltung eines Peptid-Fragmentes von einem Vorläufer-Protein und damit Aktivierung durch ein Enzym
- z.B Aktivierung des Angiotensionogens durch Renin
globuläre Proteine
- Proteine mit einer kugelfürmigen Teriär-/Quartiärstruktur (polare Seitenketten nach innen, polare nach außen) → Wasserlöslich
- Beispiel sind Globine (zB Hämoglubin, Myoglobin), Alubimine und Histone
fibrilläre Proteine
- lange, faserige Proteine mit hoher Zugfestigkeit
- z.B Kollagene, Elastine, Kreatine und Myosine
Pharmakon
- Pharmakon (engl. drug)= Wirkstoff (Heilmittel, Arzneistoff, Gift);
- Definition: Eine Substanz die mit Lebewesen wechselwirkt
Proteingruppen in Bezug auf Drugtargets
- Enzyme, zB ACE-Hemmer
- Membranproteine, zB Penicillin hemmt den Aufbau der bakteriellen Zellwand
- Rezeptoren, zB Insulin
- Ionenkanäle, zB Benzodiazepine wirken auf GABA-Rezeptor
- Transkriptionsfaktoren
- Hormone, zB Erythropoetin
Penicillin
Antibiotikum
bindet an die D-Alanin-Transpeptidase, die für die Quervernetzung von Peptidoglykanen in den Zellwänden von gram-positiven Bakterien zuständiig ist → Zelle kann sich nicht mehr teilen und lysiert.
ACE-Hemmer (Text zum lesen)
Medikament gegen arteriellen Hypertonus
hemmt das Enzym, das Angiotensin aktiviert (ACE)
normalerweise spaltet das von der Niere ausgeschiedene Renin, das Angioteninogen zu Angiotenin I (limitierte Proteolyse). Das Angiotenin I wird dann von dem ACE (Angiotenin converting enzyme) in Angiotensin II umgewandelt/aktiviert.
Angiotenin II kann dann wiederum auf den adrenalen Cortex wirken, damit Aldosteron ausgeschüttet wird (->Salzretention in der henley-Schleife -> Blutdruckanstieg) oder sogar selber vasokonstriktiv wirken
Erythropoetin (EPO)
Renales Zytokin das Erythropoese, Thrombopoese stimuliert und die Apoptose hemmt.
Es ist gelungen ein rekombinantes humanes Erythropoetin herzustellen, das bei renaler Anämie eingesetzt wird.
Insulinrezeptor
ein Membranprotein (Kinase-gekoppelter Rezeptor)
bei Insulinbindung an die α-Untereinheit gibt es eine Konfirmationsänderung, die β-Untereinheiten phosphorylieren sich gegenseitig (trans-Autophopholysierung) und werden dadurch aktiviert.
Nach Aktivierung werden auch die benachbarten Kinase-Domänen phophoryliert, die dann Insulinrezeptorsubstrate aktivieren können, die dann wiederum eine Signalkaskade beginnen
→ dadurch kommt es zB zu einer vermehrten Gucose-Transporter Synthetisierung und Einbau in die Zelmmembran (außerdem Glycogen- und fettsynthese und die verminderte Bildung von Glucose aus Glycogen und Fett) → Blut-Glucose-Spiegel geht runter
Diazepam (Text zum lesen)
- Medikament, als Schlafmittel, Therapie von Angstzuständen und epileptischen Anfällen
Wirkt auf den Gamma-Aminobuttersäure (GABA)-Rezeptor (ionotroper Rezeptor an Nervenzellen/Chloridkanal), erhöht die Öffnungswahrscheinlichkeit positive Modulation und führt so zum Chlorideinstrom und damit zur Hyperpolarisation (weniger Erregbarkeit) der Nervenzelle
Einteilung der Aminosäuren auf Grund ihrer Seitenketten
- unpolar (Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin)
- polar und ungeladen (Serin, Threonin, Asparagin, Glutamin)
- aromatisch (Phenylanin, Tyrosin, Tryptophan, (Histidin))
- basisch (Lysin, Arginin, Histidin)
- sauer (Aspartat(Asparaginsäure), Glutamat(Glutaminsäure)
- schwefelhaltig (Cystein, Methionin)
- unspezifisch (Glycin, Prolin)
Warum sind Peptidbindungen nicht frei rotierbar?
Auf Grund ihrer peptidbindungsmesomerie hat die Bindung einen partiellen Doppelbindungscharakter.
Serinprotease (Text zum lesen)
Hyrdolyse von Peptidbindungen, zB Chrymotrypsin
drei AS die die Reaktion katalysieren (Asp, His, Ser)
Histidin, übernimmt das H-Atom von Serin, das daraufhin hochreaktivmit dem C- der ehemaligen Carboxylgruppe des zu trennenden Peptids reagiert und kovalent verbindet -> das Amid wird abgespalten.
bei der Rückreaktion übernimmt wieder das N-Atom des Histidin ein H-Atom eines Wasser-Moleküls. der rest des Wassers reagiert nun wieder mit dem C-Atom → die nun wieder vollständige Carboxylgruppe spaltet sich vom Serin ab ud das Serin übernimmt wieder das H-Atom des Histidins (Ausgangszustand)
das Aspartat ist mit einer H-Brücke mit dem Histidin verbunden dadruch wir es reaktiver
Dissoziationskonstante (Kd)
- der Kd-wert beschreibt die Affinität von Enzymsubstraten und leitet sich vom Massenwirkungsgesetz ab (Gleichgewichtskonstante= Produkte/Edukte)
- hohe Affinität -> Niedrige Kd
- niedrige Affinität -> hohe Kd
