Biochemie

Wintersemester 2008/09

http://www.img.bio.uni-goettingen.de/ms-www/teaching_biochemie_I.html

Proteine sind Heteropolymere der Aminosäuren

3.8 Å

C-Terminus →

Myoglobin: 155 Aminosäurentheoretisch 590 Å langes Polymertatsächlich:ca. 40 Å Durchmesser

← N-Terminus

Faltung von Proteinen

Faltung von Proteinen

Die 4 Ebenen einer Protein-Struktur

Primär- Sekundär- Tertiär- Quartär-Struktur

Aminosäure-Sequenz

α-Helixβ-Strang

Faltung derPolypeptid-kette

Protein-Oligomer

Warum „faltet“ sich eine Polypeptidkette ?

Der hydrophobe Effekt

Figures from Alberts

Nichtkovalente Wechselwirkungen in einem gefalteten Protein

Was bestimmt die Faltung ?

• Hydrophobizität

• Wasserstoffbrücken-Bindungen• Ionische und polare Interaktionen• van der Waals Interaktionen• Sterische Wechselwirkung

• (1) Rückgrat (backbone)(2) Seitenketten

Disulfid-Bindung

Figures from Stryer

Insulin

Reduktion von Disulfid-Brücken durchβ-Mercaptoethanol

„Dauerwelle“

Denaturierung eines gefalteten Proteinsdurch

8 M Harnstoff + β-Mercaptoethanol

Harnstoff Guanidiumhydrochlorid

Renaturierung (Rückfaltung) eines entfalteten Proteins

Nobelpreis für Chemie, 1972

Christian B. Anfinsen

Sequenz bestimmt die 3D-Struktur

Mechanismus der Proteinfaltung

ungefaltet

gefaltet

[Denaturiendes Agens]

[Un

gefa

ltet

es P

rote

in]

Levinthal‘s ParadoxonBenötigte Zeit für ein zufälliges „Ausprobieren“aller möglicher Konformationen:

Bsp: Protein bestehend aus 100 AminosäurenAnnahme: 3 mögl. Konformationen pro A.s.Insgesamt kann es 3100 verschiedene

Strukturen geben ( = 5 x 1047)Eine Konformationsänderung benötigt 10-13 secGesamte benötigte Zeit:

5 x 1047 x 10-13 sec = 1,6 x 1027 Jahre

„Energie-Trichter“

Mechanistische Modelle der Proteinfaltung

„Fehlfaltung“ von Proteinen kann pathologische Entwicklungen verursachen

• AlzheimerAmyloid-Peptid

• Creutzfeld-Jakob Syndrom, Scrapie, BSEPrionenprotein Prp

Proteine bestehen aus den 20 „Standard“-Aminosäuren und manchmal zusätzlich aus

verschiedenen Aminosäure-Derivaten

Glycosylierung von Proteinen

Phosphorylierung von Proteinen

Methoden zur Analyse von Proteinen

Reinigung (Präparation) von Proteinen

Zellaufschluss

-Zerreiben mit Al2O3-Schütteln mit Glasperlen-Ultraschall-Druckexpansion (French press)

Zentrifugation:Trennung von Zellorganellen

Trennung von Proteinen nach Größe:Gelfiltrations-Chromatographie

Trennprinzip der Gelfiltrations-

Chromatographie

Trennung von Proteinen nach elektrischer Ladung:Ionenaustausch Chromatographie

Elution vom Ionenaustauscher durch Salzgradient

Affinitäts-Chromatographie

Dialyse

Trennung und Charakterisierung von Proteinen durch

Polyacrylamid-Gelelektrophorese

Herstellung eines

Polyacrylamid-Gels

Native PAGE

Laufgeschwindigkeit der Proteine im Gel istabhängig von:

- Größe- Elektrischen Ladung

-

+

DenaturiendePAGE

(SDS-PAGE)Natriumdodecylsulfat (SDS)

Färbung mit Coomassie-Blau