Aminosäuresequenz

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Primärstruktur des Proteins 1EFN und die daraus resultierenden höheren Strukturebenen

Als Aminosäuresequenz, auch Peptidsequenz oder Proteinsequenz, wird die Abfolge von Aminosäuren in einem Peptid bezeichnet, insbesondere der Polypeptidkette eines Proteins.

Art und Reihenfolge der linear in einer Reihe miteinander durch Peptidbindungen verknüpften proteinogenen Aminosäuren bestimmen die Primärstruktur eines Proteins. Diese Aminosäurensequenz wird in der Biochemie durch eine Zeichenkette aus Buchstabensymbolen dargestellt. Nach dem genetischen Code entspricht ihr die Nukleotidsequenz einer mRNA, beziehungsweise eines codierenden Abschnitts der DNA.

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Aminosäuresequenz wird mit der N-terminalen Aminosäure beginnend notiert. Diese Schreibrichtung vom N-Terminus zum C-Terminus entspricht der Abfolge im Syntheseprozess der Proteine an den Ribosomen im Zuge der Translation.

Die Umsetzung der genetischen Information eines Gens in die Aminosäuresequenz eines Proteins während der Translation ist ein Teil der Genexpression und der Proteinbiosynthese. Erster Teil dieser regulierten Prozesse ist die Transkription eines DNA-Abschnitts in mRNA, der die Translation dieser mRNA in das codierte Protein folgt.

Die Aminosäuresequenz eines Proteins wird durch den genetischen Code der entsprechenden mRNA-Sequenz bestimmt, die während der Translation über Codons in Aminosäuren übersetzt werden. Die Sequenz der mRNA wird durch die entsprechend codierende DNA-Sequenz bestimmt. Da einige Aminosäuren durch mehrere Codons codiert werden können, ist ein Rückschluss von der Aminosäuresequenz auf die DNA-Sequenz (die Abfolge der Nukleotide) nicht eindeutig möglich. Der genetische Code wird daher als degeneriert bezeichnet.[1]

Die Aminosäuresequenz wird meistens als Ein-Buchstaben-Code (z. B. G für Glycin) oder als Drei-Buchstaben-Code angegeben (z. B. Gly für Glycin).

Struktur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Proteinfaltung eines Proteins (Sekundärstruktur, Tertiärstruktur, Quartärstruktur) geht aus der Aminosäuresequenz hervor. Die Aminosäurekette bildet das Rückgrat (Backbone) des Proteins und ist verantwortlich für den inneren kovalenten Zusammenhalt des Makromoleküls. Bereits während der Translation bildet sich die Sekundärstruktur infolge der Wechselwirkungen zwischen den Seitenketten der Aminosäuren. Meist geht diese in ihrer endgültigen Form hervor, in einigen Fällen sind an diesem Prozess jedoch Enzyme (Chaperone genannt), posttranslationale Modifikationen und andere Umgebungseinflüsse (z. B. bei Prionen) beteiligt. Aus der Sekundärstruktur geht wiederum die räumliche Strukturerfüllung (Tertiärstruktur) und gegebenenfalls die Komplexierung mit anderen Untereinheiten zu Proteinkomplexen (Quartärstruktur) hervor.

Zurzeit existiert noch keine verlässliche Methode zur Vorhersage der exakten räumlichen Anordnung der Aminosäurekette anhand der Primärstruktur. Aus Erfahrungswerten lassen sich in der Regel jedoch Aussagen über vorhandene Strukturelemente und die Funktion des Proteins treffen.

Die Aminosäuresequenz kann durch eine Proteinsequenzierung bestimmt werden. Im Zuge eines Proteindesigns kann die Aminosäuresequenz gezielt geändert werden, um die Eigenschaften des Proteins zu verändern.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Löffler, Petrides, Heinrich: Biochemie und Pathobiochemie, 8. Auflage, Springer Medizin Verlag, Heidelberg (2007), S. 289, ISBN 978-3-540-32680-9.