Aminosäuresequenz

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Aminosäuresequenz am Beispiel Angiotensin II – ein Octapeptid
Asparaginsäure Arginin Valin Tyrosin Isoleucin Histidin Prolin PhenylalaninASS AngiotensinII V1.svg
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Dreibuchstaben-Code:
N-terminale Aminosäure (links)
C-terminale Aminosäure (rechts)

AngiotensinII ohne Stereochemie

vereinfachte Strukturformel (ohne Betrachtung der Stereochemie):
N-terminale Aminosäure (links)
C-terminale Aminosäure (rechts)

Angiotensin II

Strukturformel (mit Betrachtung der Stereochemie):
N-terminale Aminosäure (links)
C-terminale Aminosäure (rechts)

Als Aminosäuresequenz (auch Peptidsequenz oder Proteinsequenz) wird die Abfolge von Aminosäuren in einem Peptid bezeichnet, insbesondere der Polypeptidkette eines Proteins. Sie gibt Auskunft darüber, aus welchen Aminosäuren ein Peptid bzw. Protein aufgebaut ist und wie die einzelnen Aminosäure-Bausteine über Peptidbindungen miteinander verknüpft sind. Die Aminosäuresequenz bildet die Primärstruktur eines Proteins.

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Aminosäuresequenz wird mit der N-terminalen Aminosäure links 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 Translation ist ein Bestandteil der Proteinbiosynthese. Der erste Schritt in dieser Synthese ist die Transkription. Hier wird ein DNA-Abschnitt in die mRNA überführt. Anschließend wird die mRNA mithilfe des genetischen Codes "übersetzt". Hierbei werden die Codons der mRNA in die entsprechenden Aminosäuren umgewandelt, sodass die Aminosäuresequenz erkennbar wird. Die Aminosäuresequenz wird also durch den entsprechenden DNA-Abschnitt (genauer: durch die Nukleotidsequenz, also der Abfolge der Nukleotide) bestimmt. Es ist allerdings nicht möglich, von der Aminosäuresequenz auf die DNA-Sequenz zu schließen. Der Grund dafür ist, dass einige Aminosäuren durch mehrere Codons codiert werden können. Der genetische Code wird daher als degeneriert bezeichnet.[1]

Struktur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Aminosäuresequenz, also die Primärstruktur, bestimmt die Proteinfaltung eines Proteins (Sekundärstruktur, Tertiärstruktur, Quartärstruktur). Die Aminosäurekette bildet nämlich 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.

Darstellungsmöglichkeiten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Soll die Aminosäuresequenz eines Peptids dargestellt werden, gibt es verschiedene Möglichkeiten in unterschiedlichen Abstraktionsgraden. Zum einen ist es möglich, die Aminosäuresequenz mithilfe des Einbuchstaben- oder Dreibuchstaben-Codes darzustellen.[2] Beim Einbuchstaben-Code steht jeweils ein Buchstabe für die jeweilige Aminosäure, beim Dreibuchstaben-Code wird die Aminosäure durch drei Buchstaben dargestellt. Sofern es nicht anders gekennzeichnet wurde, ist immer die L-Aminosäure gemeint. Die Verbindungslinien zwischen den einzelnen Aminosäure-Bausteinen symbolisieren die Peptidbindungen zwischen ihnen. Eine weitere Variante in der Darstellung besteht darin, die Aminosäurensequenz mithilfe chemischer Strukturformeln darzustellen, wobei die Stereochemie kenntlich gemacht werden kann.[2] Die verschiedenen Darstellungsmöglichkeiten können in der Tabelle betrachtet werden.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Georg Löffler, Petro Petrides, Peter Heinrich: Biochemie und Pathobiochemie, 8. Auflage, Springer Medizin Verlag, Heidelberg, 2007, S. 289, ISBN 978-3-540-32680-9.
  2. a b Hans-Dieter Jakubke: Peptide – Chemie und Biologie., Spektrum Akademischer Verlag GmbH, Heidelberg/Berlin/New York, 1996, ISBN 3-8274-0000-7.