Die Faltung eines Proteins ist ein Prozess, der oft aus mehreren Phasen besteht. Zu den schnellen Phasen der Faltung gehört beispielsweise der hydrophobe Kollaps der Polypeptidkette, die Bildung von Wasserstoff-Brücken und die Ausbildung der sekundären Strukturelemente. Diese gehen im Bereich von Mikrosekunden vonstatten, während langsame Phasen im Sekundenbereich verlaufen. Beispiele für eine langsame Faltung sind RNase A oder Thioredoxin, während z.B. bei Lysozym oder Cytochrom c die schnelle Phase der Faltung dominiert. Es gibt allerdings nur sehr wenige Proteine, die überhaupt keine langsame Faltungsphase aufweisen.
Große Proteine falten sich in der Regel eher langsam. In vielen Fällen ist diese langsame Phase durch die Isomerisierung der Prolinimid-Bindung bedingt. Die meisten Aminosäuren sind über eine Amid-Bindung miteinander verknüpft, die eine cis- oder trans-Konfiguration aufweisen kann. In Proteinen ist die trans-Konfiguration um den Faktor 100 bis 1000 bevorzugt, so dass cis-Bindungen selten sind. Eine Ausnahme bildet Prolin, da Prolin zur vorhergehenden Aminosäure eine Imid-Bindung eingeht. Imid-Bindungen favorisieren cis-und trans-Konfiguration gleichermaßen. Für die korrekte Faltung des Proteins muss ein Teil der Imid-Bindungen in die trans-Konfiguration gebracht werden (langsame Phase der Faltung), bevor die endgültige Faltung vonstatten gehen kann. Diese Reaktion, die auch spontan abläuft, wird durch die Peptidyl-Prolyl-cis/trans-Isomerase (PPI) beschleunigt.
Ein weiteres wichtiges Faltungsenzym im Lumen des ER eukaryontischer Zellen ist die Protein-Disulfid-Isomerase. Dieses Protein katalysiert Thiol-Disulfid-Austauschreaktionen, also die Oxidation, Reduktion und die Umlagerung von Disulfid-Brücken bei einer ganzen Palette von Proteinen. Im Verlauf der Faltung eines Proteins werden Disulfid-Brücken gebildet und wieder gelöst, bevor die endgültige Konformation erreicht ist.
Siehe zur Vertiefung: Website v. A. Fersht (University of Cambridge, UK) und dort vorhandene Literaturhinweise.
The Folding Pathway of a Protein at High Resolution from Nanoseconds to Seconds at resolution"http://www.ch.cam.ac.uk/staff/arf.html
