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Aminosäuren

Posttranslationale Modifikation von Aminosäuren

Viele Proteine werden nach der Synthese an cytoplasmatischen Ribosomen co- oder posttranslational modifiziert. Das bedeutet, dass z.B. Zuckerreste oder Lipide im endoplasmatischen Retikulum angehängt oder dass bestimmte Aminosäuren des Proteins chemisch verändert werden. Warum werden diese Aminosäuren nicht erst modifiziert und dann in das Protein eingebaut?

  1. Die tRNAs erkennen nur unmodifizierte Aminosäuren (eine Ausnahme ist Selenocystein) und bauen nur diese in die wachsende Peptidkette ein.
  2. Enzyme, die diese chemischen Modifikationen durchführen, modifizieren immer nur eine oder wenige Aminosäuren und phosphorylieren z.B. nicht alle Serin-Reste im Protein. Diese Enzyme erkennen ihr Substrat erst an der Umgebung, d.h. dass eine bestimme konservierte Abfolge von Aminosäuren (ein Aminosäure-Motiv) dem Enzym anzeigt, dass eine bestimmte Aminosäure dieser Sequenz modifiziert werden soll.
  3. Viele Modifikationen sind nur temporär und müssen wieder rückgängig gemacht bzw. auch wieder neu durchgeführt werden können. Gerade die Phosphorylierung ist ein sehr gutes Beispiel: Viele Proteine werden durch die Phosphorylierung an bestimmten Tyrosin-, Serin- oder Aspartat-Resten aktiviert (und durch Dephosphorylierung inaktiviert). Dieser Zyklus von Aktivierung und Deaktivierung läuft immer wieder ab, bis das Protein irgendwann degradiert wird.
Tab.1
Einige mögliche Modifikationen von Aminosäuren
SeitenketteModifikation
Proton(en), -OH- , NH- oder NH2-Gruppen der Seitenkettenkönnen durch Glycosyl-, Phosphat- oder Sulfat-Reste ersetzt sein
NH2-Gruppe der Seitenkette LysinMethylierung oder Acylierung
NH2-Gruppe der Seitenkette von GlutaminMethylierung
NH2-Gruppe der Seitenkette von AsparaginGlycosylierung
CH2-Gruppe der SeitenketteHydroxylierung (Hydroxylysin, Hydroxyprolin) oder Carboxylierung ( β-Carboxy-Aspartat, γ-Carboxy-Aspartat)
Seitenketten aromatischer AminosäurenHydroxylierung, Halogenierung oder N-Methylierung
Seitenkette von CysteinAustausch von S durch Selen (Selenocystein)
Seitenkette von MethioninS-Alkylierung oder Oxidierung am S (Methionin-Sulfoxid)
"Cross-Links", also kovalente Verbindung benachbarter SeitenkettenLysino-Alanin (Lysin + Serin) oder Disulfid-Brücken (Cystein + Cystein)
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