VL4 Proteinfaltung Flashcards
Beschreiben Sie das Afinsen-Dogma (1 P )
2022/1
2021/2
= thermodynamische Hypothese der Proteinfaltung
= jedes Protein unter physiologischen Bedingungen besitzt native Proteinfaltung minimaler freier Energie, durch AS Sequenz vorgegeben
Die minimale Energie kann per Faltungstrichter grafisch dargestellt werden.
_________
Each protein has only one structure, determined by its primary sequence.
Some obvious exceptions (proteins that undergo conformational
changes, toxic proteins like prions and amyloid).
Wir können die Faltung entlang einer Koordinate Q beschreiben, die den Anteil der nativen Kontakte beschreibt. Was passiert mit der Energie, wenn wir von einem niedrigen zu einem hohen Q fortschreiten?
(1 P)
2022/1
2021/2
Die Energie sinkt
Proteins fold towards a deep global energy minimum – the energy landscape
The folding process is reflected by a progress variable Q, defined as the fraction of native
state contacts that are present at a given state of folding. Q is plotted vs. Energy E and
available space P (pressure). (EQP-diagram).
Bevor teilgefaltete Intermediate erreicht werden, durchläuft das Protein welchen Zustand? (1 P)
2022/1
2021/2
molten globule (MG) state
= compact intermediate, the tertiary structure of the protein is lost but the secondary structure is intact or even strengthened
- Hydrophobic side chains form a core that excludes H2O
- Polar groups face the surface of the developing protein globule
- Any internal charged residues need complementary counterions
- depends on the side chain and backbone interactions
- Contacts can be formed in different orders.
Das Öltröpfchen und das Puzzle: Was sagen uns diese Ideen über den wesentlichen Charakter des Inneren eines gefalteten Proteins? (2 P)
2022/1
2021/3 (3P)
2021/2
Proteine weisen einen hydrophoben Kern auf, aus dem Wasser ausgeschlossen ist, wie bei
- einem Öltropfen, der auch hydrophob ist,
- oder einem Puzzle, bei dem die einzelnen Teile passgenau und eng miteinander verbunden sind (k)
The oil droplet vs the jigsaw:
- Two extreme views of the hydrophobic interior.
- One is disorganized but has no water (droplet).
- The other is tightly fitting together but we don’t specify chemistry
- Both analogies are imperfect, truth is a mixture.
Proteine, die sich falsch falten, können Aggregate bilden. Welche Art von Protein kann diesen Prozess umkehren? (1 P)
2022/1
Was wird noch benoetigt? (1P)
2021/2
Chaperones: proteins that help other proteins to find their final active conformation, without being part of the final state
eg heat shock proteins; HPS70, HSP90 etc.
Chaperones oppose aggregation of misfolded proteins.
The bacterial chaperonin GroEL 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.
Like a barrel with a chamber for folding on the inside.
ATP auch benoetigt !
Formula to calculate number of possible conformations of A amino acids that each have K number of possible konformations
K^A
Jeder Rest in einem Protein kann ca. 10* verschiedene Konformationen annehmen.
Berechnen Sie die Anzahl aller möglichen Konformationen eines Proteins mit 32** Aminosäuren nach Levinthal.
Nehmen wir an, das Protein benötigt 10 fs = 10^-14 s *** um eine Konformation zu testen, wie lange benötigt das Protein um die richtige Faltung zu finden?
(2 P)
2022/2 (10 Konf; 32 AS; 10 fs = 10e-14s)
2021/3 (10 Konf; 32 AS ; 0.1 ps = 10e-13s)
2020/1 Gedaechtnis
2019/3 Gedaechtnis
2019/1 (5 Konf; 20 AS; 1 ps = 10e-12s)
2018/1 (3 Konf, 26 AS, 1 ps
Warum ist dieser Zeitraum vollkommen unmöglich? (1P)
2022/2
2021/3
IMPORTANT
Konformationen^(Aminsoaeuren) x Zeit
2022/2:
10^32 * 10^-14 s = 10^18s (pia)
2021/3:
10^32 *10^-13s = 10^19s (kadi)
fuer sehr lange Zeiten:
–> wuerde vielllll zu lange dauern, Proteasen wuerden Proteine abbauen, Zelle wuerden sterben, the sun would die etc
2019/1:
5^20 * 10e-12s = 95s
Wie könnte eine ausreichende Geschwindigkeit erreicht werden? (fuer Proteinfaltung, angesichts wie lange es dauern wird alle moegliche Konformationen auszuprobieren)
(2P)
2022/2
2021/3
Parallelfaltungen mittels der ZAM-Methode (Zipping and Assembly) 🡪 kleine Stücke, die sich schnell falten, kommen dann zusammen, es entstehen sogenannte Foldons (k) – these are independent folding units.
The existence of folding intermediates further disrupts the claim of billions upon billions of independent structures.
But it’s controversial exactly what the intermediates are.
Small secondary structure elements is a good guess, and reduces the possible structural states from 10^N to about 10^(N/15) which is a huge reduction
(controversial: the opposing view is a single pathway of folding)
Proteinfaltung involviert verschiedenste Bindungen. Ordnen Sie die Bindungsarten anhand der Energie, die sie zur Stabilisierung der Faltung beitragen, von niedrig (1) zu hoch (3).
Wasserstoffbrücken, Disulfide Brücke, elektrostatisch (1 P)
2022/2
2021/3
2020/1
1:Wasserstoffbrücken
2: Elektrostatisch
3: Disulfid Brücken
Warum ist ein Spiegelei weiss gefaerbt? Erklaeren Sie das durch thermodynamische Prinzipien
Das enthaltene Protein wird denaturiert, entfaltet sich und in einander verwickelt. Licht kann nicht mehr den albumen durchqueren (s)
Was ist vom Innern eines gefalteten Proteins nicht enthalten / ausgeschlossen ? (1P)
2020/1
2019/1
2018/3 Gedaechtnis
Wasser
Hydrophobic side chains form a core that excludes H2O (inward facing)
Protein structure
primary ?
๏ Primary structure -
amino acid sequence
Protein structure
secondary ?
๏ Secondary structure -
local structural motifs
alpha helix
beta sheets
Protein structure
tertiary ?
๏ Tertiary structure -
domains
Protein structure
quaternary ?
Quaternary structure -
domain-domain contacts
eg monomer + monomer
