Proteinfunktion

Proteinfunktion bezeichnet die biologische Rolle, die ein Protein im Organismus erfüllt. Die Funktionen ergeben sich aus Sequenz und dreidimensionaler Struktur und umfassen katalytische Reaktionen, Strukturgebung, Transport, Signalübertragung, Regulierung, Immunität und weitere Aufgaben.

Enzymatische Proteine ermöglichen chemische Reaktionen und besitzen aktive Zentren, an denen Substrate gebunden werden. Strukturproteine liefern Gerüst und mechanische Festigkeit, während Transport- und Speicherproteine Substanzen durch Zellen oder Gewebe bewegen und speichern. Signaling-Proteine und Rezeptoren vermitteln Informationen innerhalb der Zelle und zwischen Zellen, während Transkriptionsfaktoren die Genexpression steuern. Immunproteine wie Antikörper schützen vor Krankheitserregern, und Motorproteine treiben Bewegung durch Interaktion mit dem Zellskelett an.

Die Funktion eines Proteins hängt eng mit seiner Struktur zusammen: Die Primärsequenz bestimmt Faltungswege, die zu einer oder mehreren Domänen führen. Funktionelle Bereiche wie aktive Zentren, Bindungsstellen oder Motive ermöglichen Interaktionen mit Substraten, Liganden oder anderen Proteinen. Posttranslationale Modifikationen, Metallionen und Ko-Faktoren können die Aktivität regulieren. Die Lokalisierung in spezifischen Zellkompartimenten und Interaktionen im Proteinkomplex beeinflussen die tatsächliche Funktion.

Mutationen oder Fehlregulationen können zu Funktionsverlusten oder abweichenden Eigenschaften führen und Krankheiten verursachen. Zur Bestimmung der Proteinfunktion werden genetische Manipulationen, biochemische Assays, Strukturanalysen (X-ray, NMR, Kryo-EM) und proteomische Ansätze eingesetzt.

In der Biologie dient die Proteinfunktion als Grundlage zum Verständnis von Stoffwechsel, Signalwegen, Wachstum und pathologischen Zuständen.