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Proteinfaltung

Die Protein-Disulfid-Isomerase (PDI)

Die Protein-Disulfid-Isomerase (Enzyme Classification EC 5.3.4.1) ist ein häufig vorkommendes, lösliches 56 kDa Protein im Lumen des ER, deren funktionell aktive Form ein Homodimer ist. Das Enzym katalysiert Thiol-Disulfid-Austauschreaktionen, d.h. die Oxidation, Reduktion und die Umlagerung von Disulfid-Brücken bei einer ganzen Reihe von Proteinen.

Abb.1
Domänenanordnung und Sequenz-Motive der Protein-Disulfid-Isomerase

Die PDI zeigt signifikante Sequenz-Homologien zum Thioredoxin, einem kleinen Protein (12.000 Da), das an zahlreichen Redoxreaktionen beteiligt ist. Thioredoxin hat eine Domäne, die Reduktionsäquivalente vom NADPH auf die Ribonucleotid-Reduktase und andere Enzyme überträgt. Zwei dieser Domänen (die N'- und C'-Domäne) findet man auch in der PDI, wo sie die beiden aktiven Zentren bilden. Die Cys-Reste der aktiven Zentren bilden im Verlauf der Reaktion gemischte Disulfide mit den Substrat-Proteinen.

Abb.2
Dynamische Darstellung des Wirkungsmechanismus der PDI

In entstehenden Proteinen katalysiert die Protein-Disulfid-Isomerase PDI die Bildung korrekter Disulfidpaare.

Die PDI trägt nach der Biosynthese im Cytoplasma ein N-terminales Signalpeptid, das beim Transport in das ER1) abgespalten wird. Das C-terminale KDEL-Motiv ist typisch für Proteine, die im ER zurückgehalten werden.

Sie ist auch Bestandteil von einigen multimeren Enzymen bzw. Multienzym-Komplexen wie z.B. der Prolyl-4-Hydroxylase, einem α2β2-Tetramer, das die Hydroxylierung von Prolin-Resten im Procollagen katalysiert.

1)ER: endoplasmatisches Retikulum
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