Die vier Ebenen der Proteinstruktur

In einem Protein sind die einzelnen Bausteine, die Aminosäuren, kovalent zu einer langen Polypeptid-Kette verknüpft. Unter Primärstruktur versteht man die Reihenfolge der Aminosäuren, die Sequenz.

Die Sekundärstruktur beschreibt die räumliche Anordnung nah benachbarter Aminosäuren. Durch Bildung von Wasserstoff-Brücken zwischen dem Carbonyl-Sauerstoff und dem Stickstoff der Amino-Gruppe von nicht direkt benachbarten Aminosäuren entstehen vorzugsweise zwei Sekundärstrukturen: das β-Faltblatt und die α-Helix.

Unter dem Begriff Tertiärstruktur versteht man die räumliche Anordnung der gesamten Polypeptid-Kette. Helicale Abschnitte können mit Faltblatt-Strukturen abwechseln. Auch Teilstücke, in denen die Polypeptid-Kette in unregelmäßigen Schleifen verläuft, kommen vor.

Manche Proteine werden aus mehreren Polypeptid-Ketten gebildet. Die Quartärstruktur gibt an, aus welchen und wie vielen solcher Untereinheiten ein Protein besteht, wie diese räumlich zueinander orientiert sind, und ob sie kovalent oder über Wasserstoff-Brücken verknüpft sind.

Die Hierarchie-Ebenen der Proteinstruktur sind in der Graphik und der 3D-Animation am Beispiel des Hämoglobins veranschaulicht.

Proteine scheinen auch bei ihrer Faltung - zumindest in einigen Fällen - einem hierarchischen Faltungsweg zu folgen.