Proteine

Aminogruppe des Kohlenstoff Atoms (C-Alpha) steht in der Fischer Projektion nach links

Aminogruppe des Kohlenstoff Atoms (C-Alpha) steht in der Fischer Projektion nach rechts

= Molekule mit zwei oder mehreren gruppen, von denen ein posotiv und ein negtaiv geladen ist

—> bei neutralen pH liegen Aminosauren als Zwitterione vor

—> Gly, G

—> einfache Aminosaure

—> Seitenkette hat nur ein Proton

—> funktionel nicht die einfachste Aminosure (wegen Konformationsanderungen etc.)

—> unpolar

—> Ala, A

—> Einfachste Aminsuare

—> hate eine Methylgruppe

—> man verwendet es oft um die Funktion anderer Aminosuren zu testen

—> unpolar

—> Val, V

—> Hydrophob (=Wasser abstossend), aliphatisch (=nicht aromatisch)

—> Man findet die oft in protein inneren

—> unpolar

—> Leu, L

—> Hydrophob (=Wasser abstossend), aliphatisch (=nicht aromatisch)

—> Man findet die oft in protein inneren

—> unpolar

—> Ile, I

—> Hydrophob (=Wasser abstossend), aliphatisch (=nicht aromatisch)

—> Man findet die oft in protein inneren

—> unpolar

—> Met, M

—> Hydrophob (=Wasser abstossend), aliphatisch (=nicht aromatisch)

—> Hat eine Schwefelgruppe —> elektroische WW —> H-Brucke

—> man findet es oft in katalistischen Prozessen (Methylierung)

—> polar

—> Phe, F

—> Aromatisch, hydrophob

—> Enthalten Ringsysteme, die sterisch (= verhindern, dass andere Moleküle zu nahe kommen) sehr ausgeprägt sind

—> Tragen zur Stabilisierung von Proteinstrukturen bei

—> Tyr, Y

—> Aromatisch, hydrophob

—> Enthalten Ringsysteme, die sterisch (= verhindern, dass andere Moleküle zu nahe kommen) sehr ausgeprägt sind

—> Tragen zur Stabilisierung von Proteinstrukturen bei

—> absorbiert UV licht bei 280nm

—> Trp, W

—> Aromatisch, hydrophob

—> Enthalten Ringsysteme, die sterisch (= verhindern, dass andere Moleküle zu nahe kommen) sehr ausgeprägt sind

—> Tragen zur Stabilisierung von Proteinstrukturen bei

—> absorbiert UV licht bei 280nm

—> Ser, S

—> Hydroxyliert

—> Nur in Enzym aktiv

—> Spaltet Eriweisse im Magen-Darm-System

—> Kann modiefieziert werden (z.B. Zucker oder Phosphatgruppe kann angehangt werden)

—> hat Hydroxylgruppe und OH-Gruppe

—> Polar

—> Thr, T

—> Hydroxyliert

—> hat Hydroxylgruppe und OH-Gruppe

—> Polar

—> Lys, K

—> Basisch

—> an Seitenkette pos Ladung

—> immer pos. geladen

—> Arg, R

—> Basisch

—> an Seitenkette pos Ladung

—> immer pos. geladen

—> His, H

—> Basisch

—> kann protoniert werden

—> man findet es oft in katalischen Zentern von Enzymen (Kann gut Protonen auf und abgeben—> dadurch gut reaktionen katalisieren)

—> Bindung von Metallen

—> Asp, D

—> Hydrophil

—> Sauer und polar

—> Negativ geladen

—> Interaktion mit Basen -> p^+ aufnehmen

—> Glu, E

—> Hydrophil

—> Sauer und polar

—> Negativ geladen

—> Interaktionen mit Basen

—> Asn, N

—> Hydrophil

—> Sauer und polar

—> Gln, Q

—> Hydrophil

—> Sauer und polar

—> Disulfidbrucken (=entsteht wenn Cystein oxidiert wird, 2 Cysteine verkupft werden)

—> kovalente Bindungen zwischen zwei nicht peptidverknupften AS -> viel Stabililar z.B. im Blut

—> hat unterschiedliche bedingungen in der Zelle

—> kann Metalle binden

—> Hat eine S-H Gruppe

—> polar

—> Pro, P

—> unpolar

=> cis-Form kommt fast nur bei Prolin vor (weil die sterische Hinderung da weniger stark ist)

= Wasser wird frei

= Verknupfung zwei AS uber Carboxylgruppe der 1. AS und Aminogruppe der 2. AS (unter der Abspalting von Wasser)

N-Terminus

= „erste Aminosäure“ der Kette

—> hat eine freie Aminogruppe (-NH₂)

—> liegt am Anfang (links) der Sequenz

C-Terminus

= Ende der Kette (letzte Aminosäure)

—> hat eine freie Carboxylgruppe (-COOH)

—> liegt am Ende (rechts) der Sequenz

= eine Bindung zwischen zwei Atomen teilweise wie eine Doppelbindung wirkt, obwohl sie formal eine Einfachbindung ist

—> das passiert durch die Mesomeren Grenzstrukturen

Mesomeriestabiliesierung:

-> Durch “Umklappen” des freien Elektronenpaares des N-Atoms entsteht eine Doppelbindung zwischen N-Atom und den C-Atom der ehmaligen Carboxylgruppe

=> Die Peptidbundung kann dadurch nicht frei rotieren (wichtig fur Falltung des Proteins)

=> Die peptidbindung ist dadurch stabil

=> Es wird ein kleiner Dipol gebildet

(Dieser Dipol ermöglicht z. B. Wasserstoffbrückenbindungen in Sekundärstrukturen wie α-Helix und β-Faltblatt)

Trans

= Zwei gleiche oder ähnliche Gruppen befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten

—> Bei Proteinbindungen: In der Regel Trans

-> Mehr Platz zwischen den Gruppen

→ Weniger sterische Hinderung

→ Energetisch günstiger

→ Stabiler

Cis

= Zwei gleiche oder ähnliche Gruppen befinden sich auf derselben Seite der Doppelbindung / Bindungsebene.

→ Wenig Platz, Gruppen stoßen sich gegenseitig ab

→ Mehr sterische Hinderung

→ Energetisch ungünstiger = weniger stabil

= beschreibt den Winkel zwischen zwei Ebenen, die durch vier aufeinanderfolgende Atome gebildet werden.

Winkeln in der Peptidkette:

• φ (Phi) und ψ (Psi) → bestimmen die Faltung der Polypeptidkette

• ω → ist meist bei ~180° (trans), wegen des partiellen Doppelbindungscharakters der Peptidbindung

—> Kritisch für die Form, Stabilität und Funktion von Proteinen

1. φ (phi) → Drehung um die Bindung zwischen Stickstoff (N) und dem zentralen C-Atom (Cα)

2. ψ (psi) → Drehung um die Bindung zwischen Cα und dem C der Carboxygruppe

=> bestimmt wie sich der Protien faltet

= in welchen Bereichen bestimmte Kombinationen von φ (phi) und ψ (psi)-Winkeln günstig (= erlaubt) sind – also dort, wo sich die Aminosäure ohne Probleme drehen/falten kann.

Grune Bereiche:

—> zeigt dass diese Winkel-Kombinationen sind energetisch günstig → dort falten sich Proteine stabil

—> Spiralen Form der Kette

—> rechtsgengige (dreht sich rechtsgengig) Alpha Helix

-> Reste stehen nach aussen

Grund:

—> Helix innen sehr eng gepackt ist

—> Die Seitenketten (R-Gruppen) der Aminosäuren würden sich im Inneren im Weg stehen

—> Deshalb ragen sie nach außen – das schafft Platz und ermöglicht Wechselwirkungen mit der Umgebung

—> eine Seitenkette zeit nach vorne eine nach hinten

—> keine “lokale” wasserstoffbindung

—> seitenkette haben miteinander keine Interaktion

—> Ein beta -Strang ist alleine nicht stabil (erst stabil wenn es mit einem anderen interagiert):

-> antiparallele Interaktion (=Strange laufen in gegengesezte Richtungen)

-> parallel

—> Verbindet antiparallele beta-Strange

—> Beta-Faltblatt ist nihct flach

Primarstruktur

= Aminosauresequenz

Tertiarstruktur

= 3D Struktur

= faltungseinheit eines Proteins mit eigener Stabilitat und bestimmter Funktionen

—> Eine Domäne ist ein Teil eines Proteins,der sich selbstständig faltet, stabil bleibtund oft eine bestimmte Aufgabe hat

—> Losliche Proteine haben eine hydrophile Oberflache aus polaren hydrophilen AS und einen hydrophoben dicht gepackten kern aus hydrophoben AS

Bei Falltung:

-> Hydrophobe Gruppen lagern sich im Inneren zusammen

-> Dadurch werden Wassermoleküle aus der geordneten Hülle um die hydrophoben Seitenketten freigesetzt

-> Das führt zu einer Zunahme der Entropie (Unordnung) im Wasser

—> Hydrophober Effekt ist faltungstreibend

—> Tetriarstruktur basiert auf genetisch kodierten Proteinstruktur, aber es gibt weitere Faktoren wie z.B. Temperatur

-> erhoht man T

-> entropische Bereiche verstarken

-> H-Brucken brechen auf

—> Bestimmte Energien durch z.B. Urea (Harnstoff) schwachen den hydrophoben Effekt ab -> Protein entfalltet sich

= das Anordnen von zwei oder mehr biologischen Sequenzen (z. B. DNA, RNA, Protein), sodass sich ähnliche oder identische Stellen decken

Orange:

-> identische Aminosauren

Gelb:

-> homologie

-> AS haben ahnliche Eigenschaften

= gleiches Protein in verschiedenen Spezis

(-> gleiche Funktion etc.)

= ahnliche Struktur und/oder Sequenz, aber andere Funktion

= Wenn ein Molekül (z. B. ein Substrat oder Ligand) an ein Protein (z. B. ein Enzym) bindet,dann verändert sich die Form (Konformation) des Proteins leicht,damit es besser passt und die Reaktion optimal ablaufen kann.

= Untersuchungsgegenstand der Proteinkristallographie

-> Besteht aus gereinigten Protein und grossen Anteil von Wasser

1. Proteinstarhlen werden mit Rontgenstarheln durchleuchtet

2. Proteinkristallation

3. Biomolekule sind soft matter —> von Rontgenstarhlen zerstort

4. Man kann sehr viele Molekule betrachten

1. Reines Protein herstellen → Das Protein muss hochrein und einheitlich sein

2. Lösungen vorbereiten → Eine Mischung aus:

   • Proteinlösung

   • Ausfällungsmittel (z. B. PEG, Salz)

   • Puffer (zur pH-Regulierung)

3. Kristallisationsmethode -> Hanging Drop Method:

   → Ein Tropfen Proteinlösung hängt über einem Reservoir mit Ausfällungsmittel.

   -> Wasser verdunstet langsam → das Protein wird konzentrierter

   → es beginnt zu kristallisieren.

4. Warten & Beobachten → Es dauert Stunden bis Wochen → Wenn’s klappt: kleine, regelmäßige Kristalle wachsen

Helligkeit/ Intensitat und Position der Punkte gibt Auskunft uber Struktur

-> daten von einen Raum (-> gestreute Wellen) werden in Daten von anderen Raum (-> elektronen) transformiert

—> Mathematische Linse in der von hin und her rechnen kann

—> Mehrere Geometrische Informationen (Sterochemische Parameter)

-> Man kann den einzelenn Protein damit bestimmen

NMR = Kernspinresonanzspektropskopie

-> Eine Methode, mit der man die Struktur von Molekülen bestimmen kann – auch von Proteinen in Lösung.

= Proteine die als Reaktionsprodukt von Korperzellen auf bestimmte Stoffe, so genannte Antigene gebildet werden

—> Dienen den Immunsystem

—> Verbindungsstucke zwischen Fab und Fc Regionen eines Antikorpers (IgG-Molekuls) sind biegsam

-> beide Antigenenbindungsstellen konnen dadurch unterschiedlich zueinander orientiert sein

—> Diese Flexibilität ermöglicht starke Wechselwirkungen mit einem mehrwertigen Antigen

→ selbst wenn die Epitope (Bindestellen) auf der Zielstruktur nicht exakt denselben Abstand haben

—> Antikörper verbinden mehrere Antigene miteinander

—> Das ist dadurch, dass jedes IgG-Molekul zwei Antigenenbindestellen besitzt

-> Wenn viele Antigene miteinander vernetzt sind, → erkennt das Immunsystem: „Achtung, hier ist ein Fremdkörper!“

• Das führt dazu, dass:

  1. Fresszellen kommen → und den Fremdkörper „essen“ (Phagozytose)

  2. Das Komplementsystem wird aktiviert → das sind Proteine, die den Erreger angreifen

  3. Es können weitere Signale ausgelöst werden, die andere Abwehrzellen aktivieren

= ist ein Protein auf der Oberfläche von B-Zellen,das Antigene erkennt und bindet – also fremde Stoffe wie Viren oder Bakterien.