Die primäre Struktur von peptides und Proteinen verweist auf die geradlinige Folge seiner Aminosäure Struktureinheiten. Der Begriff "primäre Struktur" wurde zuerst von Linderstrøm-Lang 1951 ins Leben gerufen. Durch die Tagung wird die primäre Struktur eines Proteins berichtet, vom Ende des Amino-Terminals (N) bis zum Ende des Carboxyl-Terminals (C) anfangend.

Primäre Struktur von polypeptides

Im Allgemeinen sind polypeptides unverzweigte Polymer, so ihre primäre Struktur

kann häufig durch die Folge von Aminosäuren entlang ihrem Rückgrat angegeben werden.

Jedoch können Proteine quer-verbunden meistens durch Disulfid-Obligationen werden, und die primäre Struktur verlangt auch das Spezifizieren der sich quer-verbindenden Atome, z.B den an den Disulfid-Obligationen des Proteins beteiligten cysteines angebend. Andere crosslinks schließen desmosine ein...

Die chiral Zentren einer polypeptide Kette können racemization erleben. Insbesondere die in Proteinen normalerweise gefundenen L-Aminosäuren können spontan isomerize am Atom, um D-Aminosäuren zu bilden, die durch die meisten nicht zerspaltet werden können, macht Spaß pro-.

Schließlich kann das Protein eine Vielfalt von Postübersetzungsmodifizierungen erleben, die hier kurz zusammengefasst werden.

Das N-Terminal amino Gruppe eines polypeptide kann covalently, z.B, modifiziert werden

• acetylation

:The positive Anklage auf dem N-Terminal amino Gruppe kann durch das Ändern davon zu einer Acetyl-Gruppe (das N-Endblockieren) beseitigt werden.

• formylation

:The-N-Terminal methionine gewöhnlich gefunden nach der Übersetzung ließ eine N-Endstation mit einer formyl Gruppe blockieren. Diese formyl Gruppe (und manchmal der methionine Rückstand selbst, wenn gefolgt, von Gly oder Ser) wird durch das Enzym deformylase entfernt.

• pyroglutamate

:An-N-Terminal glutamine kann sich angreifen, eine zyklische pyroglutamate Gruppe bildend.

• myristoylation

:Similar zu acetylation. Statt einer einfachen Methyl-Gruppe hat die myristoyl Gruppe einen Schwanz von 14 hydrophobem Kohlenstoff, der sie Ideal macht, um Proteine zu Zellmembranen zu verankern.

Das C-Terminal carboxylate Gruppe eines polypeptide kann auch, z.B, modifiziert werden

es

• amidation (sieh Abbildung)

:The-C-Endstation kann auch (so blockiert werden, seine negative Anklage für neutral erklärend), durch amidation.

• glycosyl phosphatidylinositol (GPI) Verhaftung

:Glycosyl phosphatidylinositol ist eine große, hydrophobe phospholipid prothetische Gruppe dass achors Proteine zu Zellmembranen. Es wird der polypeptide C-Endstation durch eine amide Verbindung beigefügt, die dann zu ethanolamine, darauf zu verschiedenem Zucker und schließlich zum phosphatidylinositol lipid Hälfte in Verbindung steht.

Schließlich können die peptide Seitenketten auch covalently, z.B, modifiziert werden

• phosphorylation

:Aside von der Spaltung, phosphorylation ist vielleicht die wichtigste chemische Modifizierung von Proteinen. Eine Phosphatgruppe kann der Seitenkette hydroxyl Gruppe von serine, threonine und tyrosine Rückständen beigefügt werden, eine negative Anklage an dieser Seite hinzufügend und eine unnatürliche Aminosäure erzeugend. Solche Reaktionen werden durch kinases katalysiert, und die Rückreaktion wird durch phosphatases katalysiert. Die phosphorylated tyrosines werden häufig als "Griffe" verwendet, durch die Proteine zu einander binden können, wohingegen phosphorylation von Ser/Thr häufig Conformational-Änderungen vermutlich wegen der eingeführten negativen Anklage veranlasst. Die Effekten von phosphorylating Ser/Thr können manchmal durch das Verändern des Ser/Thr Rückstands zu glutamate vorgetäuscht werden.

• glycosylation

:A-Sammelplatz-Name für eine Reihe sehr allgemeiner und sehr heterogener chemischer Modifizierungen. Zuckerhälften können der Seitenkette hydroxyl Gruppen von Ser/Thr oder zur Seitenkette amide Gruppen von Asn beigefügt werden. Solche Verhaftungen können vielen Funktionen im Intervall von der zunehmenden Löslichkeit zur komplizierten Anerkennung dienen. Der ganze glycosylation kann mit bestimmten Hemmstoffen wie tunicamycin blockiert werden.

• deamidation (succinimide Bildung)

:In greifen diese Modifizierung, ein asparagine oder aspartate Seitenkette das folgende peptide Band an, ein symmetrisches succinimide Zwischenglied bildend. Die Hydrolyse des Zwischengliedes erzeugt entweder asparate oder die β-amino Säure, iso (Natter). Für asparagine läuft jedes Produkt auf den Verlust der amide Gruppe, folglich "deamidation" hinaus.

• hydroxylation

: Pro-Linien-Rückstände können hydroxylates an jedem von zwei Atomen sein, wie lysine (an einem Atom) kann. Hydroxyproline ist ein kritischer Bestandteil von collagen, der nicht stabil auf seinen Verlust wird. Die hydroxylation Reaktion wird durch ein Enzym katalysiert, das Askorbinsäure (Vitamin C), Mängel verlangt, in denen zu vielen Bindegewebe-Krankheiten wie Skorbut führen.

• methylation

:Several-Protein-Rückstände können methylated, am meisten namentlich die positiven Gruppen von lysine und arginine sein. Methylation an diesen Seiten wird verwendet, um die Schwergängigkeit von Proteinen zu Nukleinsäuren zu regeln. Rückstände von Lysine können einzeln, doppelt und sogar dreifach methylated sein. Methylation verändert die positive Anklage auf der Seitenkette jedoch nicht.

• acetylation

: Acetylation des lysine amino Gruppen ist dem acetylation der N-Endstation chemisch analog. Funktionell, jedoch, wird der acetylation von lysine Rückständen verwendet, um die Schwergängigkeit von Proteinen zu Nukleinsäuren zu regeln. Die Annullierung der positiven Anklage auf dem lysine schwächt die elektrostatische Anziehungskraft für (negativ beladen) Nukleinsäuren.

• sulfation

Tyrosines kann sulfated auf ihrem Atom werden. Etwas ungewöhnlich kommt diese Modifizierung im Apparat von Golgi vor, nicht im endoplasmic reticulum. Ähnlich phosphorylated tyrosines sulfated werden tyrosines für die spezifische Anerkennung z.B in chemokine Empfängern auf der Zelloberfläche verwendet. Als mit phosphorylation fügt sulfation eine negative Anklage zu einer vorher neutralen Seite hinzu.

• prenylation und palmitoylation

Das hydrophobe Isopren (z.B, farnesyl, geranyl, und geranylgeranyl Gruppen) und palmitoyl Gruppen kann zum Atom von cysteine Rückständen zu Ankerproteinen zu Zellmembranen hinzugefügt werden. Verschieden vom GPI

und Myritoyl-Anker, diese Gruppen werden an den Endstationen nicht notwendigerweise hinzugefügt.

• carboxylation

Relativ seltene Modifizierung von:A, die eine carboxylate Extragruppe (und, folglich, eine doppelte negative Anklage) zu einer glutamate Seitenkette hinzufügt, einen Rückstand von Gla erzeugend. Das wird verwendet, um die Schwergängigkeit zu "harten" Metallionen wie Kalzium zu stärken.

• ADP-ribosylation

Die große ADP-ribosyl Gruppe kann mehreren Typen von Seitenketten innerhalb von Proteinen mit heterogenen Effekten übertragen werden. Diese Modifizierung ist ein Ziel für die starken Toxine von ungleichen Bakterien, z.B, Vibrio cholerae, Corynebacterium diphtheriae und Bordetella pertussis.

• ubiquitination und SUMOylation

Verschiedene lebensgroße, gefaltete Proteine können an ihren C-Endstationen den Seitenkette-Ammonium-Gruppen von lysines anderer Proteine beigefügt werden. Ubiquitin ist von diesen am üblichsten, und gibt gewöhnlich Zeichen, dass das ubiquitin-markierte Protein erniedrigt werden sollte.

Die meisten polypeptide Modifizierungen, die oben verzeichnet sind, kommen Übersetzungs-post vor, d. h., nachdem das Protein auf dem ribosome synthetisiert worden ist, normalerweise im endoplasmic reticulum, einem subzellularen organelle der eukaryotic Zelle vorkommend.

Viele andere chemische Reaktionen (z.B, cyanylation) sind auf Proteine von Chemikern angewandt worden, obwohl sie in biologischen Systemen nicht gefunden werden.

Modifizierungen der primären Struktur

Zusätzlich zu denjenigen, die oben verzeichnet sind, ist die wichtigste Modifizierung der primären Struktur peptide Spaltung (Sieh: Machen Sie Spaß pro-). Proteine werden häufig in einer untätigen Vorgänger-Form synthetisiert; normalerweise blockiert ein N-End- oder C-Endsegment die aktive Seite des Proteins, seine Funktion hemmend. Das Protein wird durch das Kleben vom hemmenden peptide aktiviert.

Einige Proteine haben sogar die Macht, sich zu zerspalten. Gewöhnlich werden die hydroxyl Gruppe eines serine (selten, threonine) oder die thiol Gruppe eines cysteine Rückstands den carbonyl Kohlenstoff des Vorangehens peptide Band angreifen, ein vierflächig verpfändetes Zwischenglied [klassifiziert als ein hydroxyoxazolidine (Ser/Thr) oder hydroxythiazolidine (Cys) Zwischenglied] bildend. Dieses Zwischenglied neigt dazu, zur Amide-Form zurückzukehren, die Angreifen-Gruppe vertreibend, da die Amide-Form gewöhnlich durch die freie Energie, (vermutlich wegen der starken Klangfülle-Stabilisierung der peptide Gruppe) bevorzugt wird. Jedoch können zusätzliche molekulare Wechselwirkungen die weniger stabile Amide-Form machen; die amino Gruppe wird statt dessen vertrieben, auf einen ester (Ser/Thr) oder thioester (Cys) Band im Platz des peptide Bandes hinauslaufend. Diese chemische Reaktion wird eine Verschiebung von N-O acyl genannt.

Das ester/thioester Band kann auf mehrere Weisen aufgelöst werden:

• Einfache Hydrolyse wird die polypeptide Kette spalten, wo die versetzte amino Gruppe die neue N-Endstation wird. Das wird in der Reifung von glycosylasparaginase gesehen.
• Eine β-elimination Reaktion spaltet auch die Kette, aber läuft auf eine pyruvoyl Gruppe an der neuen N-Endstation hinaus. Diese pyruvoyl Gruppe kann verwendet werden, weil ein covalently katalytischen cofactor in einigen Enzymen, besonders decarboxylases wie S-adenosylmethionine decarboxylase {SAMDC beigefügt hat), die die elektronzurückziehende Macht der pyruvoyl Gruppe ausnutzen.
• Intramolekulare Umesterung, auf einen verzweigten polypeptide hinauslaufend. In inteins wird das neue ester Band durch einen intramolekularen Angriff durch das zukünftige C-Terminal asparagine gebrochen.
• Zwischenmolekulare Umesterung kann ein ganzes Segment von einem polypeptide bis einen anderen übertragen, wie in der Igel-Protein-Autoverarbeitung gesehen wird.

Geschichte des Proteins primäre Struktur

Der Vorschlag, dass Proteine geradlinige Ketten von α-amino Säuren waren, wurde fast gleichzeitig von zwei Wissenschaftlern auf derselben Konferenz 1902, der 74. Sitzung der Gesellschaft von deutschen Wissenschaftlern und Ärzten gemacht, die in Karlsbad gehalten sind. Franz Hofmeister hat den Vorschlag am Morgen, gestützt auf seinen Beobachtungen der biuret Reaktion in Proteinen gemacht. Hofmeister wurde ein paar Stunden später von Emil Fischer gefolgt, der einen Reichtum von chemischen Details angehäuft hatte, die das Peptide-Band-Modell unterstützen. Für die Vollständigkeit wurde der Vorschlag, dass Proteine amide Verbindungen enthalten haben, schon in 1882 vom französischen Chemiker E. Grimaux gemacht.

Trotz dieser Daten und späterer Beweise, dass proteolytically Proteine verdaut hat, hat nur oligopeptides getragen, die Idee, dass Proteine geradlinige, unverzweigte Polymer von Aminosäuren waren, wurde sofort nicht akzeptiert. Einige gut respektierte Wissenschaftler wie William Astbury haben bezweifelt, dass covalent Obligationen stark genug waren, um solche langen Moleküle zusammenzuhalten; sie haben gefürchtet, dass Thermalaufregungen solche langen Moleküle auseinander schütteln würden. Hermann Staudinger hat ähnlichen Vorurteilen in den 1920er Jahren gegenübergestanden, als er behauptet hat, dass Gummi aus Makromolekülen zusammengesetzt wurde.

So sind mehrere alternative Hypothesen entstanden. Die gallertartige Protein-Hypothese hat festgestellt, dass Proteine gallertartige Bauteile von kleineren Molekülen waren. Diese Hypothese wurde in den 1920er Jahren durch ultracentrifugation Maße von Theodor Svedberg widerlegt, der gezeigt hat, dass Proteine ein bestimmtes, reproduzierbares Molekulargewicht und durch electrophoretic Maße durch Arne Tiselius hatten, der angezeigt hat, dass Proteine einzelne Moleküle waren. Eine zweite Hypothese, die cyclol von Dorothy Wrinch vorgebrachte Hypothese, hat vorgeschlagen, dass der geradlinige polypeptide eine chemische cyclol Neuordnung C=O + HN C (OH)-N dass crosslinked sein Rückgrat amide Gruppen erlebt hat, einen zweidimensionalen Stoff bildend. Andere primäre Strukturen von Proteinen wurden von verschiedenen Forschern, wie das diketopiperazine Modell von Emil Abderhalden und das pyrrol/piperidine Modell von Troensegaard 1942 vorgeschlagen. Obwohl nie nicht gegeben, viel Glauben, diese alternativen Modelle wurden schließlich wenn Frederick Sanger erfolgreich sequenced Insulin und durch den crystallographic Entschluss von myoglobin und Hämoglobin von Max Perutz und John Kendrew widerlegt.

Primäre Struktur in anderen Molekülen

Wie man

sagen kann, hat jede geradlinige Kette heteropolymer eine "primäre Struktur" analog zum Gebrauch des Begriffes für Proteine, aber dieser Gebrauch ist im Vergleich zum äußerst allgemeinen Gebrauch in der Verweisung auf Proteine selten. In der RNS, die auch umfassende sekundäre Struktur hat, wird die geradlinige Kette von Basen allgemein gerade die "Folge" genannt, wie es in der DNA ist (der gewöhnlich eine geradlinige doppelte Spirale mit wenig sekundärer Struktur bildet). Wie man auch betrachten kann, haben andere biologische Polymer wie Polysaccharid eine primäre Struktur, obwohl der Gebrauch nicht normal ist.

Beziehung zur sekundären und tertiären Struktur

Die primäre Struktur eines biologischen Polymers bestimmt weit gehend die dreidimensionale als die tertiäre Struktur bekannte Gestalt, aber Nukleinsäure und Protein-Falte sind so kompliziert, dass das Wissen der primären Struktur häufig nicht hilft, entweder die Gestalt abzuleiten oder lokalisierte sekundäre Struktur, wie die Bildung von Schleifen oder helices vorauszusagen. Jedoch kann das Wissen der Struktur einer ähnlichen homologen Folge (zum Beispiel ein Mitglied derselben Protein-Familie) die tertiäre Struktur der gegebenen Folge eindeutig identifizieren. Folge-Familien werden häufig durch das Folge-Sammeln bestimmt, und Strukturgenomics-Projekte haben zum Ziel, eine Reihe vertretender Strukturen zu erzeugen, um den Folge-Raum von möglichen nichtüberflüssigen Folgen zu bedecken.

Siehe auch

• Protein sequencing
• Übersetzung
• Pseudoaminosäure-Zusammensetzung
• Iwai K und Ando T. (1967) "N O Acyl Rearrangement", Methoden Enzymol. 11, 263-282.
• Perler FB, Xu MQ und Paulus H. (1997) "Das Protein-Verstärken und die autoproteolysis Mechanismen", Curr. Opin. Chem. Biol. 1, 292-299.
• Paulus H. "Die chemische Basis des Protein-Verstärkens", Chem. Soc. Hochwürdiger. 27, 375-386.
• Hofmeister F. (1902) Naturwiss. Rundschau, 17, 529-545.
• Fischer E. (1902) Autoreferat. Chem. Ztg. 26, 93.
• Troensegaard N. (1942) Über stirbt Struktur des Proteinmoleküls: eine chemische Untersuchung. E. Munksgaard, København (Kopenhagen).
• Sanger F. (1952) "Die Einordnung von Aminosäuren in Proteinen", Adv. Protein Chem. 7, 1-67.
• Fruton JS. (1979) "Frühe Theorien der Protein-Struktur", Ann. New York. Acad. Sci. 325, 1-18.
• Wieland T und Bodanszky M (1991) Die Welt von Peptides, Springer Verlag. Internationale Standardbuchnummer 0 387 52830 X