Proteinkomplexen

Proteinkomplexe sind große Einheiten, die aus zwei oder mehr Proteinen bestehen und eine gemeinsame biologische Funktion erfüllen. Oft handelt es sich um Oligomere oder Mehrfachsubunit-Komplexe, die zusätzlich Cofaktoren, Nukleinsäuren oder kleine Moleküle enthalten können. Die Untereinheiten verbinden sich meist über nicht-kovalente Interaktionen, wodurch der Komplex dynamisch und regulierbar bleibt. Die Quaternärstruktur (Anordnung der Untereinheiten) bestimmt die Aktivität, Regulation und Substratspezifität. Viele Proteinkomplexe bilden sich durch schrittweises Zusammenbauen auf funktionsspezifische Weise; Chaperone und Helferproteine unterstützen die korrekte Assemblierung.

Funktionen: Proteinkomplexe übernehmen fast alle zentralen Prozesse des Zellbetriebs. Sie katalysieren Reaktionen, übertragen Signale, transportieren Moleküle, geben Struktur oder dienen als aggregierte Maschinen, die komplexe Aufgaben ausführen, etwa Splicing, Proteolyse, Energieumwandlung oder Transkription.

Beispiele: Der Ribosom-Komplex ist ein ribonukleoproteinreicher Maschinentyp, der Proteinbiosynthese ermöglicht. Der Proteasom-Komplex zersetzt Proteine und reguliert Proteinmengen. Die ATP-Synthase in der Membranatmungskette nutzt Protonengradienten zur ATP-Bildung; Photosysteme in der Photosynthese leiten Elektronentransport. Das Spliceosom ist ein RNA-Protein-Komplex, der intronische Sequenzen aus prä-mRNA entfernt. Kernporenkomplexe regulieren den Molekülverkehr zwischen Zellkern und Cytoplasma.

Studien und Bedeutung: Strukturelle Analysen durch Kryo-Elektronenmikroskopie, Röntgenkristallografie und Massenspektrometrie der Quervernetzung liefern Einblicke in Aufbau und Dynamik. Fehlfunktionen von Proteinkomplexen sind mit Krankheiten wie neurodegenerativen Erkrankungen oder Krebs verbunden.