posttranslationalen

Posttranslationalen Modifikationen (PTMs) sind chemische Veränderungen, die Proteinen nach der Translation auftreten. Durch PTMs wird die Funktionalität, Stabilität und Lokalisierung von Proteinen flexibel reguliert, wodurch das Zellproteom eine größere funktionale Vielfalt erhält, als durch das Genom allein vorgesehen. PTMs finden in verschiedenen Zellkompartimenten statt, darunter Zytosol, Nukleus, endoplasmatisches Retikulum und Golgi-Apparat, und werden von spezifischen Enzymen katalysiert oder in einigen Fällen spontan initiiert.

Zu den häufigsten PTMs gehören Phosphorylierung, Glykosylierung, Ubiquitinierung, Sumoylierung, Acetylierung, Methylierung, Lipidierung und Proteolyse. Weitere Modifikationen umfassen Nitrosylierung, Hydroxylierung und Palmitoylierung. Die meisten PTMs sind reversibel und werden durch spezialisierte Enzyme reguliert, etwa Kinasen und Phosphatasen bei der Phosphorylierung oder Ubiquitinierungssysteme und Deubiquitininasen bei der Ubiquitinierung. PTMs können das Verhalten von Proteinen dynamisch steuern und sind häufig ereignisspezifisch.

Funktionen: PTMs beeinflussen Enzymaktivität, Stabilität, Faltung, Protein-Protein-Interaktionen, subzelluläre Lokalisierung und Abbau. Sie ermöglichen schnelle Anpassungen an Signale und Umweltbedingungen. PTMs können miteinander kommunizieren (Cross-Talk) und komplexe, kombinatorische Muster bilden, die spezifische Proteinfunktionen festlegen.

Erforschung und Bedeutung: PTMs werden mittels Massenspektrometrie, immunologischer Nachweismethoden und Enrichment-Techniken untersucht. Top-down- und Bottom-up-Ansätze unterscheiden sich darin, ob ganze Proteine oder Peptide analysiert werden. PTMs spielen zentrale Rollen in Signaltransduktion, Zellzyklus, Stoffwechsel und Stressreaktionen; Störungen in PTMs sind mit Krebs, neurodegenerativen Erkrankungen und Stoffwechselstörungen verknüpft.