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Proteinfaltung

Die Strukturdomänen eines Proteins

Proteine sind meistens aus Domänen aufgebaut. Diese sind im Laufe der Evolution auf ihre strukturelle Stabilität hin selektiert worden, wobei erfolgreiche Domänen immer wieder kopiert und in anderen Proteine eingesetzt wurden. Einige Proteine enthalten überwiegend α-helicale Bereiche, andere wiederum sind hauptsächlich aus β-Faltblättern aufgebaut. Häufig kommen auch Strukturelemente wie die β-α-β-Domäne vor, die aus zwei β-Strängen besteht, die über eine α-Helix miteinander verbunden sind. Diese Struktur bildet eine Art Tasche im Protein und dient häufig als Bindungsstelle. In globulären Proteinen sind Bereiche mit antiparallelem Faltblatt vorwiegend im Inneren zu finden, während die Oberfläche des Proteins viele α-Helices enthält.

Manche Proteine besitzen bestimmte Domänen, die in ihrer Sequenz und Struktur weitgehend konserviert sind, obwohl die restliche Sequenz völlig unterschiedlich sein kann. Ein typisches Beispiel ist die EGF-ähnliche Domäne. Der epidermale Wachstumsfaktor (EGF, epidermal growth factor) besteht aus einer Domäne, die beim Menschen 53 Aminosäuren (AS) umfasst. Sie ist kompakt gefaltet und wird von drei Disulfid-Brücken zusammengehalten. Ähnliche Domänen wurden bei über hundert weiteren Proteinen entdeckt, in denen sie bis zu 30fach wiederholt sein können.

Ein Beispiel für die EGF-ähnliche Domäne: P-Selectin

P-Selectin ist ein Adhäsionsprotein auf der Oberfläche aktivierter Blutplättchen (Thrombocyten) und Endothelzellen, die Leukocyten an die Infektionsstelle rufen. Das Protein selbst besteht aus 140 Aminosäuren, während die EGF-ähnliche Domäne aus etwa 40 Aminosäuren zusammengesetzt ist.

Abb.1
Der Aufbau von P-Selectin
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Abb.2
EGF-ähnliche Domäne des humanen P-Selectins

PDB-Code: 1FSB

Ein weiteres Beispiel: Faktor VII aus dem extrinsischen Weg der Gerinnungskaskade

Die reife Form des Faktors VII (Trivialnamen: Proconvertin, Cothromboplastin, Serum-Prothrombin-Conversion-Accelerator), der als Serin-Protease innerhalb des extrinsischen Weges der Blutgerinnungskaskade fungiert, besteht aus 406 Aminosäuren. Das Protein wird durch proteolytische Spaltung aktiviert. Der resultierende Faktor VIIa ist aus einer leichten Kette von 152 AS und einer schweren Kette von 254 AS zusammengesetzt. Die leichte Kette enthält zwei EGF-ähnliche Domänen, von denen eine im folgenden Bild gezeigt ist.

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Abb.3
EGF-ähnliche Domäne des humanen Blutgerinnungsfaktors VII

PDB-Code: 1BF9

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