Proteinkonformation

Proteinkonformation bezeichnet die dreidimensionale Anordnung eines Proteins in einem bestimmten chemischen Umfeld. Sie entsteht aus der Aminosäuresequenz und bestimmt dessen Funktion. Die Konformation umfasst die sekundären, tertiären und, falls vorhanden, quartären Strukturen und beschreibt, wie sich die Polypeptidkette zu einem kompakt gefalteten Molekül anordnet.

Die native Konformation ist die Struktur mit dem geringsten freien Energiezustand unter den gegebenen Bedingungen und gilt typischerweise als funktionell aktiv.

Proteine sind dynamisch: Sie bewegen sich zwischen unterschiedlichen Strukturen und bilden konformationsabhängige Ensembles. Ligandenbindung, allostere Effekte oder posttranslationale Modifikationen können Konformationsänderungen hervorrufen (z. B. Induced-Fit oder Allostery).

Die Faltung erfolgt aus der linearen Polypeptidkette und wird stark von der Aminosäuresequenz determiniert, kann aber in Zellen mit Chaperonen begleitet werden. Die Vorstellung einer einfachen, singulären Faltungsweg ist unzureichend; stattdessen wird oft eine Energielandschaft mit vielen Zwischenzuständen angenommen, in der Proteine über geringere Energiebarrieren zu stabilen, nativen Konformationen gelangen. Chaperone helfen, Fehlfaltungen und Aggregation zu verhindern.

FehlFaltungen können zu Aggregaten, Amyloidfibrillen oder prionenähnlichen Strukturen führen und mit Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson oder prionenkrankheiten assoziiert sein.

Zu den wichtigsten experimentellen Methoden zählen Röntgenkristallografie, Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) und Kryo-Elektronenmikroskopie (Cryo-EM); daneben werden Zirkulardichroismus (CD) zur Bestimmung von Sekundärstrukturen und weitere Spektroskopie eingesetzt. Computergestützte Ansätze wie Molekulardynamik liefern Einblicke in Dynamik und Konformationswechsel.