Rotameren

Rotameren zijn conformationele isomeren die ontstaan door rotatie om een enkelvoudige binding in een molecuul. Bij organische verbindingen met vrij roteerbare bindingen, zoals C-C of C-N bindingen, kan een molecuul bestaan uit meerdere rotameren die verschillende ruimtelijke orientaties hebben. In de biochemie, en vooral bij eiwitten, wordt de term vaak gebruikt voor de zijketens van aminozuren: deze kunnen draaien rondom de chi-dihedrale hoeken en zo verschillende rotamere vormen aannemen.

Het bestaan van rotameren wordt bepaald door een energielandschap met rotatiebarrières. Sommige rotameren zijn gunstig vanwege minder sterische hinder of betere interacties, waardoor ze vaker voorkomen, terwijl andere minder waarschijnlijk zijn. Bij eiwitten zijn de belangrijkste rotamers rondom de chi-assen, zoals chi1 en vaak chi2. Voor veel residuen komen drie hoofdrotamers voor, gecorrigeerd naar specifieke hoekbereiken (ongeveer rond -60°, 60° en 180°), naast minder voorkomende varianten.

Methode en bronnen: Rotameren worden vastgesteld uit hoge-resolutie kristallografie, cryo-EM en NMR. Dataverzamelingen komen in rotamerlibraries terecht (zoals Dunbrack- of andere statistische bibliotheken), die populaties van rotameren beschrijven en worden gebruikt bij modellering en structurele verfijning van eiwitten.

Toepassingen: Rotameren zijn essentieel voor het modelleren van eiwitstructuren, het uitvoeren van side-chain optimalisatie in simulaties en het begrijpen van conformationele heterogeniteit die relevant kan zijn voor functie en interacties in medicijnontwerp.

Bijzonderheden: glycine mist een zijketen en heeft dus geen rotamers; proline heeft beperkte rotatiemogelijkheden door ringbeperkingen. Rotameren kunnen dynamisch zijn en afhankelijk van omgeving en temperatuur.