5. PTM

• Stabilität

• Löslichkeit (Hydrophilie/Hydrophobie)

• Aktivität

• Ladung (durch Austausch v. AS o. PTM)

1. Proteolytischer Abbau

2. Disulfidbrückenbildung (+ Isopeptidierung)

3. Hydroxylierung

4. Phosphorylierung

5. Glykosylierung

(weitere kovalente Modif., wie MEthylierung, Nietrierung u. Desamidierung)

1. Proteolytischer Abbau

   Bsp.: Insulinproduktion: PTM stellt sicher, dass Proteine zur richtigen Zeit am richtigen Ort aktiviert werden. Insulin wird zunächst als inaktiver Vorläufer (Präproinsulin) produziert und durch proteolytische Verarbeitung in die aktive Form umgewandelt

1. Hydroxylierung

   -Einfügen v. Hydroxylgruppe (-OH) -> H-Brücken zur Stabilisierung

   Bsp.: Kollagenreifung: Hydroxylierung von Prolin- u. Lysinresten in Kollagen führt zu Bildung stabiler Kollagenfasern

   -v. a. 4-Hydroxyprolin ist entscheidend für Stabilität und strukturelle Festigkeit von Kollagen => Erhöhung strukturelle Steifigkeit u. Stabilität v. Kollagentripelhelix, was für die Integrität des Bindegewebes von großer Bedeutung

1. Glykosylierung

   Bsp.: Erythropoietin (EPO): Glykosylierung von Erythropoietin (EPO) erhöht Stabilität und biologische Aktivität des Hormons -> Schutz vor Proteolyse, verlängerte Halbwertszeit im Blut

• Aktivierung inaktiver Vorläuferproteine: wandelt inaktive (“lange”) in aktive (“kurze”) um, damit aktive Protein zur richtigen Zeit und am richtigen Ort bereitgestellt

  
  

  zB Verdauungsenzyme o. Peptidhormone(Präproinsulin->Proinsulin->Insulin)

  
  

  
  

• kovalente Bindung zw. Seitenketten (Schwefel) von zwei Cystein-Resten.

  
  

• Wirkung:

  • Stabilisierung der 3D-Struktur

  • Förderung korrekte Protein-Faltung

  • Funktionalität

• Oxidation v. 2 Thiolgruppen (-SH) in Cysteinresten (mit Enzym PDI)

• DTT spaltet S-S-Bindungen => beiden Schwefelatome zu Thiolgruppen reduziert

• Isopeptidierung

• beteiligt sind: Asn, Lys u. Katalysatoren mit sauren SK: Glu oder Asp

• Bindung kann auch zw. Lys u. Asp stattfinden

  
  

• Autokatalytische Bildung -> Isopeptidierung selbst ist katalytisch, dh die Isopeptidierung selbst treibt die Reaktion weiter voran -> erhöhte Bildungsrate

  zB in gram+ bakteriellen Pili

  
  

wenn zw. Asp u. Lys:

• Abspaltung H₂O => 18 Da

wenn Asn u. Lys:

• Aspaltung NH3 => 17 Da

• v. Fibronektin-bindenden Protein FbaB aus Streptococcus pyogenes u. stammt v. CnaB2-Domäne des Proteins

  
  

• System verwendet,um stabile, kovalente Verknüpfungen (Isopeptidierung) zw. Spy-Tag (enthält Asp) und Spy-Catcher (enthält Lys) gebildet

Bsp.: “Plug-and-Display” -> Oberflächen/Partikelimmobilisierung v. Proteinen bei Impfstoffentwicklung

• Virus-ähnliche Partikel (VLPs) mit SpyCatcher hergestellt (bzw. SpyCatch-Moleküle auf Oberfläche v. VLP präsentiert), an die spez. AG (SpyTag-fusioniert) gebunden

• (VLPs) natürlichen Viruspartikeln sehr ähnlich aber keine gen. Infos enthalten u. daher nicht infektiös sind

  
  

• Skorbut

• durch Mangel an VitC (Ascorbinsäure) verursacht

• VitC ist Cofaktor für die Enzyme Prolylhydroxylase und Lysylhydroxylase, die für die Hydroxylierung von Prolin und Lysin in Kollagen notwendig sind

  => führt zu schwaches Bindegewebe und instabiles Kollagen, da die notwendigen H-Brücken und Glykosylierungen nicht gebildet werden können

• Serin, Threonin u. Tyrosin

• Zweck:

  • Zellzyklus-Regulation

  • Signaltransduktion

1. N:

   • Konsensussequenz: Asn-X-Ser o. Thr (X jede AS außer Prolin, aufgrund der stark eingeschränkten Drehbarkeit um Peptidbindung)

2. O:

   • Ser o. Thr

=Glycosylphosphatidylinositol-Anker

• verwendet um Proteine auf der Außenseite der Zellmembran zu verankern

• aus: Lipidanteil, einem Kohlenhydratanteil und Phosphoethanolamin-Rest, der kovalent an das C-terminale Ende des Zielproteins gebunden

  
  

• Erythropoietin (EPO)

-> N: an 3 Asn-Resten (Asn 28,83, 24)

-> O: an 1 Serinrest (Ser 126)

Wirkung:

• Erhöhung MW durch Kohlenhydrate um 40%

• Erhöhung Stabilität u. biolog. Aktivität v. EPO im Blut

• Erhöhung Produktion Erythrozyten => Erhöhung Sauerstofftransportkapazität

  
  

  
  

• (“ob überhaupt”) Vorhandensein v. Glykosylierungsstellen: 2D-Gelektrophorese (Protein mit klykosyilierten Stellen “schmiert” im Gel

• wo (Position; absolute Quantifizierung) in Protein: MS (v. a. LC/MS)

  • proteolytische Spaltung

  • Isolierung

• Post-translational (PTM): Mod. nach der vollst. Synthese v. Protein

• Co-translational: während der Synthese des Proteins