Portal für Organische Chemie

Chemie-Nachrichten > November

28.11.11 Hochauflösende 3D-Struktur einer Peptidyl-Prolyl-cis-trans-Isomerase

Wie werden Proteine gefaltet?

Wasserstoffbrücken-Netzwerk direkt beobachtet

Zu den wichtigsten Bausteinen des Lebens gehören Proteine. Damit sie im Körper richtig funktionieren, muss deren Aminosäuresequenz in jeder Zelle in eine definierte dreidimensionale Struktur gebracht werden. Faltungshelfer-Enzyme des Parvulin-Typs sorgen dafür, dass die dreidimensionale Eiweißstruktur ausgebildet und aufrechterhalten wird. Gelingt dieser hochkomplizierte Faltungsvorgang nicht, kann dies zu zahlreichen Krankheiten führen, zum Beispiel Krebs, Alzheimer oder Parkinson.

Abb. 1: Die Kristallstruktur des Faltungshelferenzyms Par14 zeigt bei subatomarer Auflösung die Position von Wasserstoff-Atomen zwischen einzelnen Aminosäuren im katalytischen Zentrum. Diese katalytische Tetrade ist hoch konserviert innerhalb der Parvulin-Familie von Faltungshelferenzymen.
Quelle: Peter Bayer, Jonathan W. Mueller, Universität Duisburg-Essen, J. Am. Chem. Soc.

Mediziner und Biologen fragen sich schon seit langem, wie diese Prozesse im Detail ablaufen. Wie funktionieren zum Beispiel Faltungshelfer-Enzyme wie die Parvuline? Eine erste Antwort auf diese Frage können nun Wissenschaftler des Zentrums für Medizinische Biotechnologie (ZMB) der Universität Duisburg-Essen (UDE) geben. Prof. Peter Bayer und Dr. Jonathan W. Mueller konnten nämlich kürzlich einzelne Wasserstoff-Atome im Kern von sehr hoch auflösenden Proteinkristallen sichtbar machen.

Es gibt zwar schon zahlreiche Studien zur Struktur und zum Mechanismus dieser Enzyme, aber die Funktion einzelner Aminosäuren im katalytischen Zentrum von Parvulinen war bisher ungeklärt. Wasserstoff-Atome sind so winzig, dass sie bei der Röntgen-Strukturanalyse von Proteinen in der Regel nicht zu erkennen sind. Die Proteinkristalle von Par14 streuten jedoch so stark, dass es nun zusammen mit Wissenschaftlern der Uni Bayreuth gelungen ist, Wasserstoff-Atome direkt innerhalb des Proteinkerns von Par14 sichtbar zu machen.

Dr. Mueller: „Das hat uns enorm weitergebracht. Denn so konnten wir erkennen, dass die unterschiedlichen Aminosäuren durch ein Netzwerk von Wasserstoffbrücken miteinander verbunden sind.“ Wird eine dieser Aminosäuren gegen andere Proteinbausteine ausgetauscht, verschwindet die katalytische Aktivität des Proteins fast vollständig. Das beweist, dass das ausgedehnte Netzwerk von Wasserstoffbrückenbindungen ein zentraler Bestandteil von Faltungshelfer-Enzymen des Parvulin-Typs ist.

Quelle:

Crystallographic Proof for an Extended Hydrogen-Bonding Network in Small Prolyl Isomerases
J. W. Mueller, et. al., J. Am. Chem. Soc. 2011. DOI: 10.1021/ja2086195

Kontakt:

Prof. Dr. Peter Bayer, Dr. Jonathan W. Mueller, Tel. 0201/183-4676, peter.bayer [at] uni-due.de, www.uni-due.de/biochemie

Bitte zitieren Sie die Seite wie folgt:

Hochauflösende 3D-Struktur einer Peptidyl-Prolyl-cis-trans-Isomerase
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2011/nov/proteinfaltung.shtm)

Verwandte Themen:

Life Sciences