Proteinfaltung und post-translationale Proteinfaltung und post-translationale ProzessierungProzessierung

Jonathan HowardJonathan HowardInstitute for GeneticsInstitute for Genetics

Der Aufbau einer Polypeptidkette

Eigenschaften der Seitenketten

Umdrehungspotential bei Polypeptidketten

Ramachandran plot: Umdrehungspotential ist begrenzt

Wechselwirkungen zwischen Proteinsträngen

Faltung, Entfaltung und Wiederfaltung eines Proteins

Wiederholte “Sekundarstrukturen”: Die Helix

Wiederholte “Sekundarstrukturen”: -Stränge und -Faltblätter

Proteine aus verschiedenen Sekundarstrukturelementen aufgebaut

Co-translationale Proteinfaltung

Chaperone helfen bei der ProteinfaltungChaperone helfen bei der Proteinfaltung

Heatshock Protein 70 (hsp70, Mitglied einer Familie von hsp70 Proteinen)Heatshock Protein 70 (hsp70, Mitglied einer Familie von hsp70 Proteinen)bindet an kurze hydrophobe Sequenzabschnitte (7 AS).bindet an kurze hydrophobe Sequenzabschnitte (7 AS).

Hsp70 besitzt eine ATPase Domäne, die anhaftendes ATP zu ADP spaltet,Hsp70 besitzt eine ATPase Domäne, die anhaftendes ATP zu ADP spaltet,und so eine enge Anlagerung bewirkt, die die Faltung verunmöglicht.und so eine enge Anlagerung bewirkt, die die Faltung verunmöglicht.

Nukleotid-Austausch-Faktoren setzen ADP frei und erlauben erneute ATPNukleotid-Austausch-Faktoren setzen ADP frei und erlauben erneute ATPAnlagerung, so bekommt das Protein wieder Spielraum und kann seineAnlagerung, so bekommt das Protein wieder Spielraum und kann seineFaltung fortsetzen.Faltung fortsetzen.

Chaperone helfen bei der ProteinfaltungChaperone helfen bei der Proteinfaltung

Heatshock Protein 60 (hsp60, Mitglied einer Familie Heatshock Protein 60 (hsp60, Mitglied einer Familie von hsp60 Proteinen, heisst GroEL in Bakterien undvon hsp60 Proteinen, heisst GroEL in Bakterien undTCP-1 in Vetebraten) hat eine faßförmige Struktur, TCP-1 in Vetebraten) hat eine faßförmige Struktur, in deren Pore wiederholte Faltungsversuche durch-in deren Pore wiederholte Faltungsversuche durch-geführt werden können - ein Zyklus dauert 15 sec.geführt werden können - ein Zyklus dauert 15 sec.

Hsp60 arbeitet mit der vollständigen Proteinkette,Hsp60 arbeitet mit der vollständigen Proteinkette,also später in der Biosynthese als hsp70, das sichalso später in der Biosynthese als hsp70, das sichbereits an wachsende Proteinketten anlagert. Auchbereits an wachsende Proteinketten anlagert. AuchHsp60 ist eine ATPase.Hsp60 ist eine ATPase.

Abbau von nicht richtig gefaltenen ProteinenAbbau von nicht richtig gefaltenen Proteinen

Bis zu einem Drittel aller neu Bis zu einem Drittel aller neu synthetisierten Proteinketten werden synthetisierten Proteinketten werden gleich wieder abgebaut, weil sie in gleich wieder abgebaut, weil sie in den verschiedenen den verschiedenen Qualitätskontrollen scheitern.Qualitätskontrollen scheitern.

AggregatbildungAggregatbildung

Unlösliche Proteinaggregate sind ein besonderes ProblemUnlösliche Proteinaggregate sind ein besonderes Problemfür langlebige Zellen wie z.B. Nervenzellen:für langlebige Zellen wie z.B. Nervenzellen:

Verschiedene neurodegenerative Erkrankungen lassen sich kausalVerschiedene neurodegenerative Erkrankungen lassen sich kausalauf die fortlaufende Ablagerung von unlöslichen Protein-Aggregatenauf die fortlaufende Ablagerung von unlöslichen Protein-Aggregatenzurückführen:zurückführen:

Alzheimersche Krankheit - ß AmyloidAlzheimersche Krankheit - ß AmyloidRinderwahnsinn - PrionenRinderwahnsinn - PrionenVeitstanz - Huntingtin mit PolyglutaminsequenzenVeitstanz - Huntingtin mit Polyglutaminsequenzen

Aggregatbildung

Wo in der Zelle werden Proteine gefaltet?Wo in der Zelle werden Proteine gefaltet?

Signalsequenzen leiten Proteine in verschiedene KompartimenteSignalsequenzen leiten Proteine in verschiedene Kompartimente

Signalsequenzen leiten in verschiedene KompartimenteSignalsequenzen leiten in verschiedene Kompartimente

Proteintranslokation in das endoplasmatische Reticulum

Biogenese der sekretorischen Proteine und Membranprotein

Proteintranslokation in das endoplasmatische Reticulum

Proteintranslokation in das endoplasmatische Reticulum

Signal recognition particle

The SRP cycle

Proteintranslokation in das endoplasmatische Reticulum

Translokation in das Mitochondrion

Translokation in das Mitochondrion

Translokation in das Mitochondrion

Translokation in das Mitochondrion

Ende der Vorlesung31. Mai 2011-3. Juni 2011