Hierarchie der Proteinstruktur
- Primär: Lineare Aminosäuresequenz (kovalente Peptidbindungen).
- Sekundär: Lokale, wiederkehrende Konformationen, stabilisiert durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Rückstand-Carbonyl- und Amidgruppen.
- α-Helix: Rechtshändige Spirale; 3,6 Reste/Windung; Wasserstoffbrücken zwischen CO des Restes n und NH von n+4.
- β-Faltblatt: Erweiterte Stränge (parallel oder antiparallel), verbunden durch inter-strängige Wasserstoffbrücken.
- Windungen/Schleifen: Kettenrichtungswechsel; oft Prolin/Glycin beteiligt.
- Tertiär: Globale 3D-Faltung einer einzelnen Polypeptidkette, angetrieben durch den hydrophoben Effekt (Verschlagung nichtpolarer Seitenketten), plus Wasserstoffbrücken, ionische Interaktionen, van-der-Waals-Kräfte und Disulfidbrücken (Cystein). Bestimmt die funktionelle aktive Stelle des Proteins.
- Quartär: Zusammenbau mehrerer gefaltter Untereinheiten (z. B. Hämoglobin α₂β₂).
Faltungsprozess
- Co-translationale Faltung: Domänen falten sich, während sie vom Ribosom entstehen.
- Chaperone: Hsp70, Chaperonine (GroEL/ES, TRiC) verhindern Aggregation, unterstützen Faltung.
- Energielandschaft: Faltung folgt einem Trichter zum nativen Zustand (niedrigste freie Energie); Fehlfaltung führt zu Aggregation (Amyloid-Erkrankungen).
Klinische Relevanz
Fehlfaltung liegt zugrunde der Zystischen Fibrose (ΔF508 CFTR), Alzheimer (Aβ, Tau), Prionenerkrankungen und vielen Enzymmängeln. Pharmakologische Chaperone und Proteostase-Regulatoren sind therapeutische Zielstrukturen.
