Proteindomene

Et proteindomene er et område av et protein med en stabil, stort sett kompakt foldestruktur , som er funksjonelt og strukturelt (kvasi-) uavhengig av naboseksjoner.

kjennetegn

Et protein kan bestå av et enkelt domene eller flere. Et domene tilsvarer stort sett en sammenhengende del av aminosyresekvensen . Unntak er de to- og flerpartidomenene z. B. POU-domenet. Ikke hele proteinkjeden består av domener. Et domene består ofte av bunter av sekundære strukturer som α-helices og β-arkstrukturer , med koblingskurver ( sving ) mellom sekundærstrukturene. Små domener stabiliseres ofte av en kompleks binding av metallioner eller av disulfidbroer . Typiske strukturmotiver finnes ofte innenfor et proteindomene .

Lengden på domener varierer mellom 30 og mer enn 400 aminosyrer, typisk mellom 100 og 200 aminosyrer. Lengden på domener er antagelig begrenset av begrensninger i proteinfolding, siden vanskeligheten med korrekt bretting øker med lengden på kjeden. Den modulære strukturen til proteiner fra forskjellige domener kan delvis forklares med dette.

På grunn av den tertiære strukturen som skyldes den primære og sekundære strukturen , forblir proteindomener vanligvis funksjonelle selv om de blir kuttet ut av det større proteinet som de er en del av. Den tertiære strukturen er sammensatt av de suksessive proteindomenene. Proteindomener er enten fastbundet til hverandre, eller av fleksible seksjoner (engl. Venstre ) med variabel foldestruktur forbundet med hverandre der de, som (engl. Ved en ledd eller hengsel utført ), er bevegelige mot hverandre. Ofte tilsvarer disse områdene mellom domenene en innsnevring eller rille i proteinets ytre kontur. I mange tilfeller er disse delvis løst av ytterligere seksjoner som strekker seg som en arm fra ett domene til det neste. Innenfor det samme proteinet kan et domene forekomme flere ganger på rad, eller forskjellige domener kan kombineres med hverandre. Ofte for en bestemt funksjon, f.eks. B. substratbinding , flere domener kreves. I noen tilfeller domener svarer nøyaktig i deres grense til eksonene til det DNA , for eksempel i immunoglobuliner , så de kan også bli definert som genetiske enheter. Dette er imidlertid ikke alltid tilfelle.

Mange proteiner er bygget opp modulært fra en kombinasjon av forskjellige proteindomener som bare kan utføre den spesifikke funksjonen til proteinet i deres kombinasjon. Som regel består transkripsjonsfaktorer av minst ett DNA-bindende domene og et transaktiveringsdomene, som er involvert i initieringen av transkripsjon . Som et ytterligere eksempel kan celle-celle- og celle-matrise-interaksjonsproteiner siteres: Her kan forskjellige bindingsdomener i z. T. variabel sammensetning en viss substratspesifisitet .

Et proteindomene kan brukes i over hundre forskjellige proteiner, som imidlertid skiller seg fra hverandre i kombinasjonen av deres respektive funksjonelle domener. Dette muliggjør en evolusjonært økt hastighet i etableringen av nye proteiner, siden allerede eksisterende byggesteiner kan settes sammen raskt. Her arbeider to hovedmekanismer: ikke-allel homolog rekombinasjon og transposoniert med innsetting av et DNA-segment på et annet sted i genomet .

Domener med ukjent funksjon (DUF)

Mange proteindomener har ingen kjent funksjon. De kalles domener med ukjent funksjon (DUF). Slike domener er overraskende vanlige. For eksempel er rundt 2700 forskjellige DUFer blitt identifisert i bakterier. Det er rundt 1500 DUF i eukaryoter, hvorav rundt 800 også finnes i bakterier (per 2013). Goodacre et al. (2013) identifiserte også 238 essensielle DUF-er (eDUF-er) i bakterier, hvor fjerningen ble funnet å være dødelig for cellene.

Proteindomenedatabaser

Pfam

Pfam inkluderer familiene til proteindomener. Ved hjelp av kjente domener kan brukeren utlede en lignende funksjon eller et evolusjonært forhold ved å sammenligne sekvensen i et ukjent protein.

ProDom

ProDom inneholder proteindomener avledet fra sekvenser fra SWISS-PROT og TrEMBL. Videre kan domenestrukturen til et protein representeres grafisk.

SMART

SMART er en forkortelse for Simple Modular Architecture Research Tool og er en database med familier med proteindomener. Brukeren kan få informasjon om funksjon, viktige aminosyrer, fylogenetisk utvikling og tertiær struktur.

CDD

CDD står for Conserved Domain Database og er en database der du kan spørre domener og tilhørende sekvensjustering. Oppføringene her er hentet fra Pfam, SMART og COG.

HITS

HITS-databasen kan brukes til å søke på proteindomener.

InterPro

En beskrivelse av funksjonen til proteinfamilien, litteraturreferanser og kryssreferanser er tilgjengelig via InterPro. Informasjonen blir samlet ved å integrere forskjellige databaser som PROSITE, PRINTS, Pfam og ProDom.

Identifikasjon av domener

2ZIP

Ved hjelp av 2ZIP kan spådommer om leucin-glidelåsdomener gjøres.

3ee

Denne databasen inneholder definisjoner av proteindomener.

DALI Domain Dictionary

DALI-ordboken for domener lager en automatisk klassifisering av proteindomener på grunnlag av sekvenskamp. Denne ordboken gjør det mulig for brukeren å sammenligne 3D-proteinstrukturer og identifisere strukturelle domener som er like i to forskjellige proteiner, selv om sekvensene er forskjellige fra hverandre.

Proteindomener

Individuelle bevis

  1. ↑ Jane S. Richardson (2007): The anatomi og Taksonomi av Protein struktur. Utvidet nettversjon av J. Richardson (1981): Proteinstrukturens anatomi og taksonomi. Fremskritt innen proteinkjemi 34: 167-339. På nett
  2. ↑ N. Dekker, M. Cox, R. Boelens, CP Verrijzer, PC van der Vliet, R. Kaptein: Løsning struktur av POU-spesifikk DNA-bindende domene til Oct-1. I: Nature (1993), bind 362, utgave 6423, s. 852-855. PMID 8479524 .
  3. ↑ Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer : Biochemistry . 6 utgave, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2007. ISBN 978-3-8274-1800-5 . S. 63.
  4. ↑ Tom Strachan, Andrew Les: Human Molecular Genetics ; Garland Science, 4. utgave, 2011; S. 315; ISBN 978-0-8153-4149-9 .
  5. ^ A b N. F. Goodacre, DL Gerloff, P. Uetz: Proteindomener med ukjent funksjon er essensielle i bakterier. I: mBio. Volum 5, nummer 1, 2013, s., ISSN  2150-7511 . doi : 10.1128 / mBio.00744-13 . PMID 24381303 .

litteratur

  • Donald Voet, Judith G. Voet: Biokjemi. 3. utgave, John Wiley & Sons, New York 2004. ISBN 0-471-19350-X .
  • E. Buxbaum: Fundamentals of Protein Structure and Function , Springer, New York 2007. ISBN 978-0-387-26352-6 .
  • Bastien D. Gomperts, Ijsbrand M. Kramer, Peter ER Tatham: Signal transduction , Academic Press, 2009, ISBN 978-0-12-369441-6 .