2. 3D-Proteinstruktur

• Konformation Peptidbindung: omega (ω) —> Peptidbindung (C-N)

• Rotation um Rückgrat AS:

  ϕ (phi) —> Rotation um N-Cα-Bindung

  ψ (psi) —> Rotation um Cα​-C-Bindung

• Partialer DB-Charakter: Mesomerie (Resonanzstruktur) führt zu partiellen DB-Charakter —> Bindung nicht frei rotierbar u. Oszillation zw. 1-fach u. DB .(Atome in der Peptidbindung haben feste räumliche Anordnung)

• Planarität der Peptidbindung: Atome, die direkt an der Peptidbindung beteiligt sind, in einer Ebene (6 Atome)

==> daraus folgt Räumliche Anordnung der Substituenten: durch eingeschränkten Rotationsspielraum ergeben sich NUR cis- und trans:

• cis: α-Carbon-Atome der beiden benachbarten Aminosäuren auf derselben Seite

• trans: α-Carbon-Atome der beiden benachbarten Aminosäuren auf gegenüberliegenden Seiten

• sterische Hinderung durch die SK der AS beeinflusst stark, welche Konfiguration bevorzugt wird ==> trans-Konfiguration sterisch günstiger/energetisch stabilier, da weniger sterische Konflikte zw. SK

  
  

• Winkel, der die Konformation der Peptidbindung beschreibt: Torsionswinkel (omega; ω)

  
  

1. Trans-Konformation: ω ist 180°

2. Cis-Konformation: ω ist 0°

• ϕ (phi) —> Rotation um N-Cα-Bindung

  ψ (psi) —> Rotation um Cα​-C-Bindung

• + (im Uhrzeigersinn)

• - (gg. Uhrzeigersinn)

• MW: 110 Da

Nützlichkeit

• Berechnung der Proteingröße: Anzahl der AS in einem Protein kennt, kann man eine grobe Schätzung der Gesamtmasse des Proteins vornehmen

• Vergleich von Proteinen: MW erlaubt es, untersch. Proteine grob miteinander zu vergleichen (va. bei Analyse von Proteingemischen bei MS)

Limitierung

• Variabilität der AS: Masse einzelner Aminosäuren variiert (zB Glycin 75 Da, während Tryptophan 204 Da) -> Verwendung v. MW kann zu Ungenauigkeiten führen

• PTM: Proteine unterliegen nach Synthese PTM (Phosphorylierung, Glykosylierung,…), die die tatsächliche Masse des Proteins verändern

• Nein, die Reihenfolge und Pos. der AS ist entscheidend f. tert. Struktur, die erforderlich ist, um spez. an Opioidrezeptor zu binden

• In der Sequenz "LFGGY" (N -> C) sind die Positionen der Aminosäuren im Vergleich zu "YGGFL" ( C -> N) verändert -> ergibt untersch. tert. Struktur

α:

intramol. H-Brücken zw. der Peptidbindung, bzw. Carbonylgruppe (C=O) der i-ten Aminosäure und der Amidgruppe (N-H) der i+4-ten AS

β:

intermol. H2-Brücken zw. benachbarten β-Strängen -> parallel oder antiparallel zueinander o. gemischt verlaufen

• Helix-turn-Helix (HTH), Sandwich., ß-Propeller

• β-turn (hairpin bend): 4 AS

• γ-turn: 3 AS

• Ω-turn: variabel, typ. 6-16 AS

• Random Coils: Variable Länge, typ. 3 - 15+ AS

globulär gelöste (zB Micelle):

• Hydrophober Kern u. hydrophile Oberfläche

• unpolare Rese im Inneren des Proteins, um Kontakt mit H2O zu minimieren,

• polare Reste an der Oberfläche/außen u. interagieren mit wässrigen Milieu

=> Gewährleistung größtmöglicher Interaktion mit Lösungsmittel/H2O -> in wässrigem Milieu gut löslich

Membranproteine:

• enthalten hydrophobe Transmembran ==> außen unpolar/hydrophob, innen polar/hydrophil

=> Unpolar außen dass es in die Lipopolysaccharidschicht der Membran eingebaut werden kann. Polar innen bildet eine Pore (z.b. als Transporterprotein)

• Phosphatidylcholin = Lecithine (= Phospholipide + Cholin)

• Myoglobin

(gelb: hydrophobe/unpolare AS; blau: hydrophile/polare AS)

• elektrostatische WW (Ionenbindungen)

• H-Brücken-Bindung

• Disulfidbrücken

• vdW

• hydrophobe WW

Methoden zur Denaturierung:

• chem.: Urea (Harnstoff), Beta-Mercaptoethanol

• physikalisch: Hitze

Rückfaltung:

• einige Proteine können unter geeigneten Bedingungen (manchmal Hilfe v. Chaperone benötigt) nach Denautierung in native Form zurück => AS-Sequenz v. Protein enhält die notwendigen Infos, bzw. bestimmt dieFaltung in seine native Konformation (3D-Struktur)

= infektiösen Proteinen, die keine DNA o. RNA enthalten -> abnormale, pathogene Proteine (unterscheiden sich in Faltung u. Konformation v. normalen Prionproteinen PrPc)

• Umwandlung v. PrPc zu PrPSc führt zur Krankheitsentstehung