Teil 6 Flashcards
1
Q
Was sind Protein Domänen? Aus wie vielen AS bestehen Protein Domänen normalerweise? Warum bestehen sie nicht aus weniger und warum nicht aus mehr AS
A
- Protein Domänen sind der Teil einer Polypeptidkette, die einzeln stabil sind bzw. einzeln Proteinbewegungen durchführen können. (d.h. wenn sie voneinander getrennt werden, behält eine Domäne immer noch ihre 3D-Faltung und ihre Funktion)
- Eine Domäne ist eine globuläre Einheit, die sich eigenständig faltet und einen eigenen hydrophoben Kern besitzt
- bestehen aus ~50 bist zu 200-300 AS
- weniger als 500 sehr selten, da dann stabile Faltung kaum möglich ist
- mehr als 300 AS sehr selten, da dann korrekte Faltung zunehmend schwieriger wird
2
Q
Was sind oligomere Proteine? Was werden als die Untereinheiten bezeichnet? Was versteht man unter einem Homooligomer und einem Heterooligomer?
A
- Oligomere = Proteine mit mehr als einer Polypeptidkette
- UE = Peptidkette
- Homooligomer: Alle UE besitzen dieselbe Sequenz
- Heterooligomer: mind. 1 UE hat eine andere Sequenz
3
Q
Was ist die Quartärstruktur?
A
- definiert die Konformation eines multimeren Proteins
- beschreibt die Anzahl (Stöchiometrie) und die relative Anordnung (Position) der Untereinheiten in einem multimeren Protein und wie diese miteinander interagieren
4
Q
Was ist ein Protomer? Wie können Untereinheiten in der Quartärstruktur angeordnet sein? Beschreibe die Anordnungen!
A
- Ein Protomer ist eine sich wiederholende Struktureinheit (egal ob es sich dabei um einzelne UE oder um einen Gruppe von UE handelt) in einem oligomeren Protein.
- Untereinheiten sind immer symmetrisch angeordnet
- Helikale Symmetrie: offene Struktur, UEs spiralförmig angeordnet
- Rotationssymmetrie: UEs so um Drehachse angeordnet, dass geschlossene Strukturen bilden
- Rotationssymmetrie kann zyklisch (Drehung um 1 Achse) oder diedrisch (2 sich im rechten Winkel schneidende Achsen) sein
5
Q
Warum gibt es Quartärstrukturen?
A
- Einige Proteine erst nach Assoziation zu Oligomeren stabil (z.B. wegen Begraben hydrophober Bereiche an den Grenzflächen zwischen den UEs)
- Funktion erfordert oft häufig Assoziation zu Oligomeren
- Möglichkeit der Kommunikation - Kooperativität von UEs (z.B. Hämoglobin)
6
Q
Zum Erzielen der gewünschten Funktion benötigen Proteine gewisse Größe. Durch welche Faktoren wird die Größe limitiert? Was ist der Limit der Proteingröße?
A
- Genetische Kodierungskapazität von Nukleinsäuren: Größe des genetischen Materials von Viren ist limitiert; die Hülle von Viren besteht daher hauptsächlich aus multiplen Kopien einer Untereinheit oder eines Protomers; benötigt zum Kodieren wenig Platz
Gleiche Argumente gelten auch für viele Strukturproteine der Zelle/des Organismus wie z.B. jene des Zytoskeletts - Die Genauigkeit der Proteinbiosynthese: Herstellung sehr großer Proteine ist wegen Ungenauigkeit der Translation (ca. 1 Fehler pro 10,000 Aminosäurereste) fehleranfälliger als Produktion mehrerer kleinerer Proteine
- Limit der Proteingröße: meisten kleiner als 100.000 Daltons
7
Q
Welche Wechselwirkungen stabilisieren die Quartärstruktur?
A
- dieselben WW wie für Tertiärstruktur
- hydrophobe WW
- Van der Waals WW
- Ionenbindungen
- Wasserstoffbrückenbindungen
- Disulfidbrücken
8
Q
Wa geschieht bei der Denaturierung von Proteinen?
A
- es kommt zum Verlust der nativen Form des Proteins
- bewirkt durch die Entfaltung der Polypeptidketten und/oder Abdissoziation der UEs von oligomeren Proteinen
- Nicht kovalente Interaktionen (mit evtl. Ausnahme von S-S Brücken) werden aufgebrochen
9
Q
Nenne Methoden zur Denaturierung von Proteinen und beschreibe deren Auswirkungen!
A
- Erhöhung der Temperatur (= Hitzedenaturierung): öffnet H-Brückenbindungen und den hydrophoben Kern
- Erhöhung des Drucks: presst H2O in hydrophoben Kern
- Zugabe starker Säuren oder Basen: alle basische bzw. saure Gruppen im Protein - auch der Hauptkette - werden gleichsinnig geladen und stoßen einander elektrostatisch ab
- Zugabe organischer Lösungsmittel: solvatisieren den hydrophoben Kern
- Zugabe von “starken” Detergentien: sind amphipathisch; zerstören hydrophoben
Kern - Zugabe von chaotrope Agentien wie Harnstoff oder Guanidiniumhydrochlorid: Zerstören H-Bindungen im Wasser –> hydrophober Effekt gestört; solvatisieren den hydrophoben Kern und polare Gruppen –> entfalten Protein bei hoher Konzentration komplett
10
Q
Welche 2 Arten der Denaturierung gibt es und wodurch unterscheiden sie sich?
A
- Reversible Denaturierung: Hier ist die Denaturierung völlig umkehrbar (v.a. bei kleinen Proteinen)
- Irreversible Denaturierung: Entfaltete Proteinketten falten sich nach Entfernung des Denaturans nicht mehr in die native Form zurück, sondern interagieren miteinander. Endresultat ist ein unlösliches Präzipitat (=Niederschlag)
11
Q
Was sagt T_m bei der Denaturierung von Proteinen aus? Wie wird sie ermittelt?
A
- ist für jedes Protein eine charakteristische Größe
- T_m = Temperatur, wo 50% gefaltetes und 50% ungefaltetes Protein vorliegen ( “Schmelztemperatur” des Proteins)
- Bezeichnung T_m wird nicht nur bei Hitze-Denaturierungen verwendet, sondern auch für chemische etc. Denaturierungen
- wird mittels Zirkulardichroismus-Spektrometrie ermittelt
12
Q
Wozu studiert man die Proteinfaltung?
A
- Ermöglicht besseren Einblick in die Interaktion und Funktion von Proteinen (z.B. n der Biotechnologie notwendig für gezieltes „Genetic Engineering“ von Enzymen und Polypeptide Drugs)
- Eine zunehmende Zahl an Erkrankungen wie Alzheimer & Creutzfeldt-Jakob und sogar bestimmte Krebsarten sind das Resultat fehlgefalteter Proteine
- Verbesserung der Algorithmen für die Vorhersage von 3D Strukturen aus der Primärstruktur zur Interpretation von Genomsequenzen
prion protein
13
Q
Was zeigte das Afinsen’sche Experiment?
A
- Proteine können unter physiologischen Bedingungen spontan (d.h. von alleine) die native Konformation auffinden –> Die gesamte Information für die korrekte Faltung des Proteins bzw. für dessen Tertiärstruktur ist schon in der Primärstruktur enthalten (codiert)!
- Anfinsen hat postuliert, dass
- sich gefalteter und ungefalteter Zustand in einem thermodynamischen Gleichgewicht befinden
- nativer, gefalteter Zustand (Konformation) eines Proteins unter den vorgegebenen Bedingungen einem globalen Minimum der freien (Gibb‘schen) Enthalpie G entspricht, d.h. die energetisch stabilste aller möglichen Konformationen ist
- die Proteinfaltung somit unter thermodynamischer und nicht kinetischer Kontrolle ist (d.h., es ist nicht jene Form die native, die bei Faltung am schnellsten erreicht wird!)
