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Proteinmodellierung (Helix)

Die Zuordnungstabellen

Kernstück der Vorhersagemethode nach Chou/Fasman sind die Zuordnungstabellen.

  • Die Tabelle Strukturbereiche beruht auf der Auswertung von 29 Röntgenstrukturanalysen von Proteinen verschiedener Herkunft und gibt die Anzahl der Aminosäurereste in den verschiedenen Kategorien an.
  • Die Tabellen Präferenz sind die eigentlichen Zuordnungstabellen für die Helix- bzw. die Faltblattindices der einzelnen Aminosäuren.

Im Prinzip bestimmten Chou und Fasman den Gesamtanteil aller Aminosäuren in den drei Bereichen Helix, Faltblatt und Coil und setzten diese Werte ins Verhältnis zu denselben Werten für die einzelnen Aminosäuren. Der Helix-Index errechnet sich also nach der Formel

Abb.1
Formel nach Chou/Fasman

Am Beispiel der Aminosäure Alanin (Ala, A) sei in der folgenden Tabelle beschrieben, wie man zu den einzelnen Indices kommt: Insgesamt gehen 4741 Aminosäurereste in die Rechnung ein. Man errechnet den prozentualen Anteil aller Aminosäuren in den drei Bereichen α-Helix, β-Faltblatt und Coil. Nun setzt man den Wert für die einzelnen Aminosäuren ins Verhältnis zu dem allgemeinen Anteil und erhält den jeweiligen Index für die Aufenthaltswahrscheinlichkeit, wie er in Tabelle 2 aufgeführt ist.

Tab.1
Beispiel für die Berechnung eines Aufenthaltswahrscheinlichkeitsindexes
BeschreibungTotal für 29 gelöste Röntgenstrukturendavon AlaninAufenthaltswahrscheinlichkeitsindices (P) für Alanin
Gesamtzahl4741434
α-Helix17982341,42
Faktor a0,3790,539
β-Faltblatt930710,82
Faktor b0,1970,164
Coil20131290,70
Faktor C0,4250,297
β-Turn1400850,66
Faktor T0,2950,196

Am Beispiel Alanin kann man sehr gut erkennen, dass sich diese Aminosäure überdurchschnittlich häufig in den α- helicalen Bereichen aufhält. Als Durchschnittswert ist 1,00 zu erwarten.

Alle Werte größer 1 geben eine erhöhte, alle Werte kleiner 1 eine verminderte Aufenthaltswahrscheinlichkeit wieder.

Um die Vorstellungskraft der Nutzer zu stärken, unterteilten Chou und Fasman diese Zahlenwerte in Klassen:

Tab.2
Indexbereiche nach Chou/Fasman
Indexbereich HelixIndexbereich Faltblatt
1,53 - 1,21 Hα starker Faltblattbildner1,70 - 1,41 Hβ starker Faltblattbildner
1,20 - 1,06 hα Faltblattbildner1,42 - 1,01 hβ Faltblattbildner
1,05 - 1,00 Iα schwacher Faltblattbildner1,00 - 0,95 Iβ schwacher Faltblattbildner
0,99 - 0,70 iα neutral0,94 - 0,81 iβ neutral
0,69 - 0,60 bα Helixbrecher0,80 - 0,61 bβ Faltblattbrecher
0,59 - 0,57 Bα starker Helixbrecher0,60 - 0,25 Bβ starker Faltblattbrecher

Literatur

Kyte, J.; Doolittle, R. F. (1982): A simple method for displaying the hydropathic character of a protein. In: J. Mol. Biol.. 157 , 105-132

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