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Domänenbewegung bei Proteinen: Scher- und Scharnierbewegungen

Einteilung der Proteinbewegungen

Proteinbewegungen lassen sich auf verschiedene Art und Weise klassifizieren. So können Bewegungen beispielsweise anhand von Charakterisika wie Ausdehnung, Amplitude oder Dauer eingeteilt werden. Diese Art der Einteilung eignet sich in der Praxis allerdings wenig, um die Dynamik eines bestimmten Proteins zu beschreiben, da hier verschiedene Bewegungstypen ineinander übergehen. Die relative Bewegung globulärer Proteindomänen kann zu einem allosterischen Übergang führen (wie bei Hämoglobin) oder auch Torsionsbewegungen innen liegender Gruppen erfordern (wie bei Scherbewegungen).

Die Datenbank für die Bewegungen von Makromolekülen ("Database of Macromolecular Movements" ) bietet eine Art Systematik für die verschiedenen Proteinbewegungen an (Auszug):

Tab.1
Systematik für die verschiedenen Proteinbewegungen
Bewegung Eigenschaften der Bewegung Bewegung bekanntBewegung vermutet
Bewegung von Proteindomänenhauptsächlich eine Scherbewegung ("shear movement") [D-s-2][D-s-1]
hauptsächlich eine Scharnierbewegung ("hinge bending") [D-h-2][D-h-1]
momentan noch nicht eindeutig klassifizierbar[D-?-2][D-?-1]
weder Scher- noch Scharnierbewegung[D-n-2][D-n-1]
beinhaltet partielle Entfaltung der Tertiärstruktur[D-f-2]
Bewegung von Proteinfragmentenhauptsächlich eine Scherbewegung ("shear movement")[F-s-2][F-s-1]
hauptsächlich eine Scharnierbewegung ("hinge bending")[F-h-2][F-h-1]
momentan noch nicht eindeutig klassifizierbar[F-?-2][F-?-1]
weder Scher- noch Scharnierbewegung[F-n-2][F-n-1]
Bewegung von ProteinuntereinheitenBewegung mit allosterischem Übergang[S-a-2][S-a-1]
Bewegung ohne allosterischen Übergang[S-n-2][S-n-1]

Von allen Bewegungsarten tritt die Scharnierbewegung ("hinge bending motion") mit 45 % am häufigsten auf. An zweiter Stelle kommen die Scherbewegungen mit etwa 14 % gefolgt von den Bewegungen mit allosterischem Übergang mit etwa 7 %. Etwa 20 % aller Bewegungen können bisher noch nicht eingeordnet werden.

Animation einiger Bewegungstypen

Literatur

Lesk , A. M.; Chothia, C. (1984): Mechanisms of domain closure in proteins. In: J. Mol. Biol.. 174 , 175-191
Gerstein, M.; Krebs, W. (1998): A database of macromolecular motions. In: Nucleic Acids Res.. 26 , 4280-4290

Zugang zur PubMed-Datenbank

Link zur Datenbank für Makromolekulare Bewegungen (Database of Macromolecular Movements)

Link zum Molecular Movements Database Overview.

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