Protein

Proteine sind groß Biomoleküle und Makromoleküle das umfasst eine oder mehrere lange Ketten von Aminosäure Rückstände. Proteine führen eine Vielzahl von Funktionen in Organismen aus, einschließlich Katalyserie Stoffwechselreaktionen, DNA Replikation, Reaktion auf ReizeBereitstellung Struktur zu Zellen und Organismen, und Transportmoleküle von einem Ort zum anderen. Proteine unterscheiden Nukleotidsequenz ihrer Geneund was normalerweise dazu führt Proteinfaltung in eine bestimmte 3D -Struktur Das bestimmt seine Aktivität.
Eine lineare Kette von Aminosäureresten heißt a Polypeptid. Ein Protein enthält mindestens ein langes Polypeptid. Kurzpolypeptide, die weniger als 20–30 Reste enthalten, werden selten als Proteine angesehen und üblicherweise genannt Peptide, oder manchmal Oligopeptide. Die einzelnen Aminosäurereste werden durch miteinander verbunden von Peptidbindungen und benachbarte Aminosäurereste. Das Reihenfolge von Aminosäureresten in einem Protein wird durch die definiert Reihenfolge eines Gens, das in der codiert ist genetischer Code. Im Allgemeinen gibt der genetische Code 20 Standard -Aminosäuren an; Aber in bestimmten Organismen kann der genetische Code einschließen Selenocystein und - in sicher Archaea—Pyrrolysin. Kurz darauf oder sogar während der Synthese werden die Reste in einem Protein oft chemisch modifiziert durch posttranslationale Modifikation, was die physikalischen und chemischen Eigenschaften, Faltung, Stabilität, Aktivität und letztendlich die Funktion der Proteine verändert. Einige Proteine haben nicht-Peptidgruppen angehängt, was genannt werden kann prothetische Gruppen oder Cofaktoren. Proteine können auch zusammenarbeiten, um eine bestimmte Funktion zu erreichen, und sie assoziieren häufig stabil Proteinkomplexe.
Einmal gebildet, existieren Proteine nur für einen bestimmten Zeitraum und sind dann verschlechtert und durch die Maschinerie der Zelle durch den Prozess von recycelt Proteinumsatz. Die Lebensdauer eines Proteins wird anhand seiner gemessen Halbwertszeit und deckt eine große Reichweite ab. Sie können Minuten oder Jahre mit einer durchschnittlichen Lebensdauer von 1–2 Tagen in Säugetierzellen existieren. Abnormale oder fehlgefaltete Proteine werden entweder aufgrund der Zerstörung oder aufgrund von instabilen Diensten schneller abgebaut.
Wie andere biologische Makromoleküle wie z. Polysaccharide und Nukleinsäuren, Proteine sind wesentliche Teile von Organismen und beteiligen sich an praktisch jedem Prozess innerhalb Zellen. Viele Proteine sind Enzyme das Katalyse biochemische Reaktionen und sind von entscheidender Bedeutung für Stoffwechsel. Proteine haben auch strukturelle oder mechanische Funktionen, wie z. Aktin und Myosin im Muskel und den Proteinen in der Zytoskelett, die ein System von bilden Gerüst Das hält die Zellform. Andere Proteine sind wichtig bei der Zellsignalisierung, Immunantworten, Zelladhäsion, und die Zellzyklus. Bei Tieren werden Proteine in der benötigt Diät um das zu liefern essentielle Aminosäuren das kann nicht sein synthetisiert. Verdauung Bricht die Proteine für den Stoffwechselgebrauch nach unten.
Proteine können sein gereinigt von anderen zellulären Komponenten mit einer Vielzahl von Techniken wie z. Ultrazentrifugation, Niederschlag, Elektrophorese, und Chromatographie; das Aufkommen von Gentechnik hat eine Reihe von Methoden ermöglicht, um die Reinigung zu erleichtern. Methoden, die üblicherweise zur Untersuchung der Proteinstruktur und -funktion verwendet werden Immunhistochemie, Stättengesteuerte Mutagenese, Röntgenkristallographie, Kernspinresonanz und Massenspektrometer.
Geschichte und Etymologie
Proteine wurden im achtzehnten Jahrhundert als eine bestimmte Klasse von biologischen Molekülen durch erkannt Antoine Fourcroy und andere, unterschieden durch die Fähigkeit der Moleküle zu koagulieren oder flockig unter Behandlungen mit Wärme oder Säure.[1] Bezeichnete Beispiele, die zu dieser Zeit Albumin von gehörten Eiweiß, Blut Serumalbumin, Fibrinund Weizen Gluten.
Proteine wurden zuerst vom niederländischen Chemiker beschrieben Gerardus Johannes Mulder und vom schwedischen Chemiker benannt Jöns Jacob Berzelius 1838.[2][3] Mulder durchgeführt elementare Analyse von gemeinsamen Proteinen und fanden heraus, dass fast alle Proteine das gleiche hatten empirische Formel, C400H620N100O120P1S1.[4] Er kam zu der fehlerhaften Schlussfolgerung, dass sie aus einer einzigen Art von (sehr großem) Molekül bestehen könnten. Der Begriff "Protein" zur Beschreibung dieser Moleküle wurde von Mulders Associate Berzelius vorgeschlagen; Protein wird aus dem abgeleitet griechisch Wort πρώτειος (proteios), bedeutet "primär",[5] "an der Spitze" oder "vorne stehen",[6] + -in. Mulder fuhr fort, die Produkte des Proteinabbaus wie die zu identifizieren Aminosäure Leucin für das er ein (fast korrektes) Molekulargewicht von 131 fand Da.[4] Vor "Protein" wurden andere Namen verwendet, wie "Albumine" oder "Albuminous Materials" (Eiweisskörper, auf Deutsch).[7]
Frühe Ernährungswissenschaftler wie das Deutsche Carl von Voit glaubte, dass Protein der wichtigste Nährstoff für die Aufrechterhaltung der Körperstruktur war, weil allgemein angenommen wurde, dass "Fleisch Fleisch macht".[8] Karl Heinrich Rittthhausen erweiterte bekannte Proteinformen mit Identifizierung von Glutaminsäure. Bei der Connecticut Agricultural Experiment Station Eine detaillierte Überprüfung der Gemüseproteine wurde von zusammengestellt von Thomas Burr Osborne. Arbeiten mit Lafayette Mendel und Bewerbung Liebigs Gesetz des Minimums in der Fütterung Laborratten, die Ernährung essentielle Aminosäuren wurden Eingeführt. Die Arbeit wurde fortgesetzt und kommuniziert von William Cumming Rose. Das Verständnis von Proteinen als Polypeptide kam durch die Arbeit von Franz Hofmeister und Hermann Emil Fischer im Jahr 1902.[9][10] Die zentrale Rolle von Proteinen als Enzyme in lebenden Organismen wurde erst 1926 vollständig geschätzt, wann James B. Sumner zeigte, dass das Enzym urease war tatsächlich ein Protein.[11]
Die Schwierigkeit bei der Reinigung von Proteinen in großen Mengen machte sie für frühe Protein -Biochemiker sehr schwierig zu studieren. Daher konzentrierten sich frühe Studien auf Proteine, die in großen Mengen gereinigt werden konnten, z. B. die von Blut, Eiweiß, verschiedene Toxine und Verdauung/metabolische Enzyme, die aus Schlachthöfen erhalten wurden. In den 1950er Jahren die Rüstung Hot Dog Co. gereinigt 1 kg reines Rinderpankreas Ribonuklease a und machte es den Wissenschaftlern frei zur Verfügung; Diese Geste half Ribonuklease, ein Hauptziel für die biochemische Studie in den folgenden Jahrzehnten zu werden.[4]
Linus Pauling wird der erfolgreichen Vorhersage von regulärem Protein zugeschrieben Sekundärstrukturen bezogen auf Wasserstoffbindung, eine Idee, die zuerst von vorgebracht wurde William Astbury 1933.[12] Später Arbeit von Walter Kauzmann an Denaturierung,[13][14] Teilweise basierend auf früheren Studien von Kaj Linderstrøm-Lang,[15] trug ein Verständnis von bei Proteinfaltung und Struktur vermittelt durch Hydrophobe Wechselwirkungen.
Das erste Protein, das er ist sequenziert war Insulin, durch Frederick Sanger1949. Sanger bestimmte die Aminosäuresequenz von Insulin korrekt und zeigt so eindeutig, dass Proteine eher aus linearen Polymeren von Aminosäuren als aus verzweigten Ketten bestanden. Kolloide, oder Zyklolen.[16] Er gewann 1958 den Nobelpreis für diese Leistung.[17]

Mit der Entwicklung von RöntgenkristallographieEs wurde möglich, Proteinstrukturen zu sequenzieren.[18] Der Erste Proteinstrukturen gelöst zu werden waren Hämoglobin durch Max Perutz und Myoglobin durch Sir John Cowdery Kendrew1958.[19][20] Die Verwendung von Computern und die Erhöhung der Rechenleistung unterstützten auch die Sequenzierung komplexer Proteine. Im Jahr 1999, Roger Kornberg gelang es, die hochkomplexe Struktur von zu sequenzieren RNA -Polymerase Verwenden von Röntgenstrahlen mit hoher Intensität von Synchbrons.[18]
Seit damals, Kryo-Elektronenmikroskopie of large Makromolekulare Baugruppen[21] Es wurde entwickelt. Cryo-EM verwendet Proteinproben, die eher gefroren als Kristalle sind, und Elektronenstrahlen eher als Röntgenstrahlen. Es verursacht weniger Schäden an der Stichprobe und ermöglicht es Wissenschaftlern, weitere Informationen zu erhalten und größere Strukturen zu analysieren.[18] Computer Proteinstrukturvorhersage von kleinem Protein Domänen[22] hat Forschern auch geholfen, die Auflösung von Proteinstrukturen auf Atomebene zu nähern. Ab 2017[aktualisieren], das Proteindatenbank hat über 126.060 Atomauflösungsstrukturen von Proteinen.[23]
Anzahl der in Genomen codierten Proteine
Die Anzahl der in a codierten Proteine Genom entspricht ungefähr der Anzahl von Gene (Obwohl es eine signifikante Anzahl von Genen geben kann, die codieren RNA von Protein, z. Ribosomale RNAs). Viren Normalerweise ein paar bis ein paar hundert Proteine codieren, Archaea und Bakterien ein paar hundert bis ein paar tausend während Eukaryoten Normalerweise ein paar tausend bis Zehntausende von Proteinen codieren (siehe Genomgröße für eine Liste von Beispielen).
Biochemie

Die meisten Proteine bestehen aus linear Polymere gebaut aus Serien von bis zu 20 verschiedenen L-α- Aminosäuren. Alle Proteinogene Aminosäuren besitzen gemeinsame strukturelle Merkmale, einschließlich eines α-Kohlenstoff zu welchem an Amino Gruppe A Carboxyl Gruppe und eine Variable Seitenkette sind gebunden. Nur Prolin Unterscheidet sich von dieser Grundstruktur, da sie einen ungewöhnlichen Ring für die N-End-Amingruppe enthält, die die CO-NH-Amideinheit in eine feste Konformation erzwingt.[24] Die Seitenketten der Standard -Aminosäuren, die in der detailliert sind Liste der Standard -Aminosäuren, haben eine große Vielfalt an chemischen Strukturen und Eigenschaften; Es ist die kombinierte Wirkung aller Aminosäureseitenketten in einem Protein, das letztendlich seine dreidimensionale Struktur und seine chemische Reaktivität bestimmt.[25] Die Aminosäuren in einer Polypeptidkette sind durch verbunden von Peptidbindungen. Einmal in der Proteinkette verbunden, wird eine einzelne Aminosäure genannt Rückstand, und die verknüpfte Reihe von Kohlenstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffatomen sind als die bekannt Hauptkette oder Protein Rückgrat.[26]: 19
Die Peptidbindung hat zwei Resonanz Formen, die einige beitragen Doppelbindung Charakter und Hemmung der Rotation um seine Achse, so dass die Alpha -Kohlenstoffe ungefähr sind Coplanar. Die anderen zwei Diedralwinkel In der Peptidbindung bestimmen die lokale Form, die vom Protein -Rückgrat angenommen wird.[26]: 31 Das Ende mit einer freien Amino -Gruppe ist als die bekannt N-Terminus oder Amino -Terminus, während das Ende des Proteins mit einer freien Carboxylgruppe als die bekannt ist C-Terminus oder Carboxy-Terminus (die Sequenz des Proteins wird von N-Terminus nach C-Terminus von links nach rechts geschrieben).
Die Wörter Protein, Polypeptid, und Peptid sind etwas mehrdeutig und können sich in der Bedeutung überlappen. Protein wird im Allgemeinen verwendet, um das vollständige biologische Molekül in einem Stall zu beziehen Konformation, wohingegen Peptid ist im Allgemeinen eine kurze Aminosäuroligomere vorbehalten, der häufig eine stabile 3D -Struktur fehlt. Die Grenze zwischen beiden ist jedoch nicht gut definiert und liegt normalerweise in der Nähe von 20 bis 30 Resten.[27] Polypeptid kann sich auf eine einzelne lineare Kette von Aminosäuren beziehen, normalerweise unabhängig von der Länge, impliziert jedoch häufig ein Fehlen eines definierten Konformation.
Interaktionen
Proteine können mit vielen Arten von Molekülen interagieren, einschließlich mit anderen Proteinen, mit Lipiden, mit Kohlenhydraten, und mit DNA.[28][29][26][30]
Häufigkeit in Zellen
Es wurde geschätzt, dass durchschnittliche Größe Bakterien enthalten etwa 2 Millionen Proteine pro Zelle (z. E coli und Staphylococcus aureus). Kleinere Bakterien wie z. Mycoplasma oder Spirochöte enthalten weniger Moleküle in der Größenordnung von 50.000 bis 1 Million. Im Gegensatz, eukaryotisch Zellen sind größer und enthalten daher viel mehr Protein. Zum Beispiel, Hefe Es wurde geschätzt, dass Zellen etwa 50 Millionen Proteine enthalten und Mensch Zellen in der Größenordnung von 1 bis 3 Milliarden.[31] Die Konzentration einzelner Proteinkopien reicht von wenigen Molekülen pro Zelle bis zu 20 Millionen.[32] Nicht alle Gene, die Proteine kodieren, werden in den meisten Zellen exprimiert, und ihre Anzahl hängt von z. B. Zelltyp und externen Stimuli ab. Zum Beispiel werden von den rund 20.000 Proteinen, die vom menschlichen Genom kodiert werden, nur 6.000 in nachgewiesen Lymphoblastoid Zellen.[33]
Synthese
Biosynthese

Proteine werden aus Aminosäuren unter Verwendung von in Genen codierten Informationen zusammengestellt. Jedes Protein hat eine eigene einzigartige Aminosäuresequenz, die durch die angegeben ist Nukleotid Sequenz des Gens, das dieses Protein kodiert. Das genetischer Code wird ein Satz von Drei-Nukleotid-Sets genannt Codons und jede Drei-Nukleotid-Kombination bezeichnet eine Aminosäure beispielsweise Aug (AUG (Adenin–Uracil–Guanine) ist der Code für Methionin. Da DNA Enthält vier Nukleotide, die Gesamtzahl der möglichen Codons beträgt 64; Daher gibt es eine gewisse Redundanz im genetischen Code, wobei einige Aminosäuren von mehr als einem Codon angegeben sind.[30]: 1002–42 Gene, die in DNA codiert sind, sind zuerst transkribiert in vor-Messenger -RNA (mRNA) durch Proteine wie z. RNA -Polymerase. Die meisten Organismen verarbeiten dann die prä-mRNA (auch bekannt als a Primäres Transkript) Verwenden verschiedener Formen von Posttranskriptionale Modifikation Um die reife mRNA zu bilden, die dann als Vorlage für die Proteinsynthese von der verwendet wird Ribosom. Im Prokaryoten Die mRNA kann entweder verwendet werden, sobald sie produziert wird, oder an ein Ribosom gebunden werden Nukleoid. Im Gegensatz, Eukaryoten mRNA in der machen Zellkern und dann Übersetzer es über die Kernmembran in die Zytoplasma, wo Proteinsynthese dann findet statt. Die Rate der Proteinsynthese ist in Prokaryoten höher als Eukaryoten und kann bis zu 20 Aminosäuren pro Sekunde erreichen.[34]
Der Prozess der Synthese eines Proteins aus einer mRNA -Vorlage ist bekannt als Übersetzung. Die mRNA wird auf das Ribosom geladen und wird jeweils drei Nukleotide gelesen Basispaarung Antikodon befindet sich auf einem RNA übertragen Molekül, das die Aminosäure trägt, die dem von ihm erkannten Codon entspricht. Das Enzym Aminoacyl -TRNA -Synthetase "Ladung" die tRNA -Moleküle mit den richtigen Aminosäuren. Das wachsende Polypeptid wird oft als als als bezeichnet aufstrebende Kette. Proteine werden immer biosynthetisiert N-Terminus zu C-Terminus.[30]: 1002–42
Die Größe eines synthetisierten Proteins kann anhand der Anzahl der enthälten Aminosäuren gemessen werden und anhand seiner Gesamtsumme molekulare Masse, was normalerweise in Einheiten von angegeben wird Daltons (Synonym zu Atommasseneinheiten) oder die Derivateinheit Kilodalton (KDA). Die durchschnittliche Größe eines Proteins steigt von Archaea zu Bakterien nach Eukaryote (283, 311, 438 Reste und 31, 34, 49 kDa) aufgrund einer größeren Anzahl von Proteindomänen Proteine in höheren Organismen bestehen.[35] Zum Beispiel, Hefe Proteine sind durchschnittlich 466 Aminosäuren lang und 53 kDa in Masse.[27] Die größten bekannten Proteine sind die Titine, eine Komponente der Muskel Sarkomermit einer molekularen Masse von fast 3.000 kDa und einer Gesamtlänge von fast 27.000 Aminosäuren.[36]
Chemische Synthese
Kurze Proteine können auch chemisch durch eine Familie von Methoden synthetisiert werden Peptidsynthese, auf die sich verlassen auf organische Synthese Techniken wie Chemische Ligation Peptide in hoher Ausbeute produzieren.[37] Die chemische Synthese ermöglicht die Einführung nicht naturaler Aminosäuren in Polypeptidketten, wie z. B. die Bindung von fluoreszierend Sonden zu Aminosäureseitenketten.[38] Diese Methoden sind im Labor nützlich Biochemie und Zellen-Biologie, wenn auch nicht für kommerzielle Anwendungen. Die chemische Synthese ist für Polypeptide länger als etwa 300 Aminosäuren ineffizient, und die synthetisierten Proteine nehmen möglicherweise nicht ohne weiteres ihre Native an Tertiärstruktur. Die meisten Methoden der chemischen Synthese gehen von C-Terminus zum N-Terminus gegenüber, gegenüber der biologischen Reaktion.[39]
Struktur


Die meisten Proteine falten in einzigartige 3D -Strukturen. Die Form, in die ein Protein natürlich faltet Native Konformation.[26]: 36 Obwohl viele Proteine ohne Unterstützung durch die chemischen Eigenschaften ihrer Aminosäuren ohne Unterstützung falten können, benötigen andere die Hilfe von Molekular Chaperone in ihre Heimatstaaten falten.[26]: 37 Biochemiker beziehen sich häufig auf vier verschiedene Aspekte der Struktur eines Proteins:[26]: 30–34
- Primärstruktur: das Aminosäuresequenz. Ein Protein ist a Polyamid.
- Sekundärstruktur: regelmäßig wiederholten lokalen Strukturen durch stabilisiert durch Wasserstoffbrücken. Die häufigsten Beispiele sind die α-Helix, β-Faltblatt und wendet sich. Da Sekundärstrukturen lokal sind, können in demselben Proteinmolekül viele Regionen unterschiedlicher Sekundärstruktur vorhanden sein.
- Tertiärstruktur: die Gesamtform eines einzelnen Proteinmoleküls; die räumliche Beziehung der sekundären Strukturen zueinander. Tertiärstruktur wird im Allgemeinen durch nichtlokale Wechselwirkungen stabilisiert, am häufigsten der Bildung von a Hydrophober Kern, aber auch durch Salzbrücken, Wasserstoffbrücken, Disulfidbindungen, und sogar Posttranslationale Modifikationen. Der Begriff "Tertiärstruktur" wird häufig als Synonym für den Begriff verwendet falten. Die Tertiärstruktur steuert die Grundfunktion des Proteins.
- Quartärstruktur: Die Struktur, die durch mehrere Proteinmoleküle (Polypeptidketten) gebildet wird, normalerweise genannt Proteinuntereinheiten In diesem Zusammenhang, welche als einzelne fungieren Proteinkomplex.
- Quinarische Struktur: Die Signaturen der Proteinoberfläche, die das überfüllte zelluläre Innenraum organisieren. Die Quoly -Struktur hängt von transienten, dennoch wesentlichen makromolekularen Wechselwirkungen ab, die in lebenden Zellen auftreten.
Proteine sind nicht völlig starre Moleküle. Zusätzlich zu diesen Strukturniveaus können Proteine zwischen mehreren verwandten Strukturen verändern, während sie ihre Funktionen ausführen. Im Kontext dieser funktionellen Umlagerungen werden diese tertiären oder quaternären Strukturen normalerweise als "bezeichnet"Konformationen", und Übergänge zwischen ihnen werden genannt Konformationsänderungen. Solche Veränderungen werden häufig durch die Bindung von a induziert Substrat Molekül zu einem Enzym aktive Seite, oder die physikalische Region des Proteins, die an der chemischen Katalyse beteiligt ist. In Lösung werden Proteine auch durch thermische Schwingung und Kollision mit anderen Molekülen variiert.[30]: 368–75

Proteine können informell in drei Hauptklassen unterteilt werden, die mit typischen tertiären Strukturen korrelieren: Kugelproteine, Faserproteine, und Membranproteine. Fast alle globulären Proteine sind löslich und viele sind Enzyme. Faserproteine sind oft strukturell, wie z. Kollagen, die Hauptkomponente des Bindegewebes oder Keratin, die Proteinkomponente von Haaren und Nägeln. Membranproteine dienen oft als als Rezeptoren oder Kanäle für polare oder geladene Moleküle zur Verfügung stellen Zellmembran.[30]: 165–85
Ein besonderer Fall von intramolekularen Wasserstoffbrückenbindungen in Proteinen, schlecht vor Wasserangriffen geschützt und somit ihre eigenen fördert Dehydration, werden genannt Dehydronen.[40]
Proteindomänen
Viele Proteine bestehen aus mehreren Proteindomänen, d.h. Segmente eines Proteins, das sich in unterschiedliche Struktureinheiten faltet. Domänen haben normalerweise auch spezifische Funktionen, wie z. enzymatisch Aktivitäten (z. Kinase) oder sie dienen als Bindungsmodule (z. B. die SH3 -Domäne bindet an prolinreiche Sequenzen in anderen Proteinen).
Sequenzmotiv
Kurze Aminosäuresequenzen in Proteinen wirken häufig als Erkennungsstellen für andere Proteine.[41] Zum Beispiel, SH3 -Domänen Typisch an kurze PXXP -Motive binden (d. H. 2 Prolinen [P], getrennt durch zwei nicht spezifizierte Aminosäuren [x], obwohl die umgebenden Aminosäuren die genaue Bindungsspezifität bestimmen können). Viele solcher Motive wurden in der gesammelt Eukaryotisches lineares Motiv (ELM) Datenbank.
Zelluläre Funktionen
Proteine sind die Hauptakteure in der Zelle, die angeblich die in Genen codierten Informationen erfüllen.[27] Mit Ausnahme bestimmter Arten von RNADie meisten anderen biologischen Moleküle sind relativ inerte Elemente, auf die Proteine wirken. Proteine machen die Hälfte des Trockengewichts von a Escherichia coli Zelle, während andere Makromoleküle wie DNA und RNA nur 3% bzw. 20% ausmachen.[42] Der in einer bestimmten Zell- oder Zelltyp exprimierende Proteine wird als IES bezeichnet Proteom.

Das Hauptmerkmal von Proteinen, das auch ihre vielfältigen Funktionen ermöglicht, ist ihre Fähigkeit, andere Moleküle spezifisch und dicht zu binden. Die Region des Proteins, das für die Bindung eines anderen Moleküls verantwortlich ist Bindungsstelle und ist oft eine Depression oder "Tasche" auf der molekularen Oberfläche. Diese Bindungsfähigkeit wird durch die Tertiärstruktur des Proteins vermittelt, die die Bindungsstelle Tasche definiert, und durch die chemischen Eigenschaften der Seitenketten der umgebenden Aminosäuren. Die Proteinbindung kann außerordentlich eng und spezifisch sein; Zum Beispiel die Ribonuklease -Inhibitor Protein bindet an Mensch Angiogenin mit einem subfemtomolaren Dissoziationskonstante (<10–15 M), aber nicht an seinem Amphibienhomolog bindet Onkonase (> 1 m). Extrem geringe chemische Veränderungen wie die Zugabe einer einzelnen Methylgruppe zu einem Bindungspartner können manchmal ausreichen, um die Bindung nahezu zu beseitigen. Zum Beispiel die Aminoacyl -TRNA -Synthetase spezifisch für die Aminosäure Valine diskriminiert die sehr ähnliche Seitenkette der Aminosäure Isoleucin.[43]
Proteine können sowohl an andere Proteine als auch an an Bindung gebunden werden kleiner Molekül Substrate. Wenn Proteine spezifisch an andere Kopien desselben Moleküls binden, können sie oligomerisieren Fibrillen bilden; Dieser Prozess tritt häufig in strukturellen Proteinen auf, die aus kugelförmigen Monomeren bestehen, die sich selbst assoziieren, um starre Fasern zu bilden. Protein -Protein -Wechselwirkungen Regulieren Sie auch die enzymatische Aktivität, Kontrollprogression durch die Zellzyklusund erlauben die Montage von großer Proteinkomplexe Das führt viele eng verwandte Reaktionen mit einer gemeinsamen biologischen Funktion durch. Proteine können auch Zellmembranen an Zellmembranen binden oder sogar in integriert werden. Die Fähigkeit von Bindungspartnern, Konformationsänderungen in Proteinen zu induzieren, ermöglicht die Konstruktion von enorm komplexer Signalisierung Netzwerke.[30]: 830–49 Da die Wechselwirkungen zwischen Proteinen reversibel sind und stark von der Verfügbarkeit verschiedener Gruppen von Partnerproteinen abhängen, um Aggregate zu bilden, die in der Lage sind, diskrete Funktionssätze auszuführen, ist die Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen spezifischen Proteinen ein Schlüssel zum Verständnis wichtiger Aspekte der Zellfunktion und letztendlich die Eigenschaften, die bestimmte Zelltypen unterscheiden.[44][45]
Enzyme
Die bekannteste Rolle von Proteinen in der Zelle ist wie Enzyme, die Katalyse chemische Reaktionen. Enzyme sind normalerweise hochspezifisch und beschleunigen nur eine oder wenige chemische Reaktionen. Enzyme führen die meisten Reaktionen durch Stoffwechselund manipuliert auch DNA in Prozessen wie z. DNA Replikation, DNA -Reparatur, und Transkription. Einige Enzyme wirken auf andere Proteine, um chemische Gruppen in einem als posttranslationalen Modifikation bezeichneten Prozess hinzuzufügen oder zu entfernen. Es ist bekannt, dass etwa 4.000 Reaktionen durch Enzyme katalysiert werden.[46] Die durch enzymatische Katalyse verleihte Geschwindigkeitsbeschleunigung ist oft enorm - wie bis zu 1017-Facher Anstieg der Geschwindigkeit gegenüber der unkatalysierten Reaktion bei Fall von Orotate Decarboxylase (78 Millionen Jahre ohne das Enzym, 18 Millisekunden mit dem Enzym).[47]
Die von Enzymen gebundenen und von Enzymen gebundenen Molekülen werden genannt Substrate. Obwohl Enzyme aus Hunderten von Aminosäuren bestehen können, ist es normalerweise nur ein kleiner Teil der Reste, die mit dem Substrat in Kontakt kommen, und eine noch kleinere Fraktion - drei bis vier Reste im Durchschnitt -, die direkt an der Katalyse beteiligt sind.[48] Die Region des Enzyms, das das Substrat bindet und die katalytischen Reste enthält aktive Seite.
Dirigent -Proteine sind Mitglieder einer Klasse von Proteinen, die die diktieren Stereochemie einer Verbindung, die durch andere Enzyme synthetisiert wurde.[49]
Zellsignalisierung und Ligandenbindung

Viele Proteine sind am Prozess von beteiligt Zellsignalisierung und Signaltransduktion. Einige Proteine, wie z. Insulin, sind extrazelluläre Proteine, die ein Signal aus der Zelle übertragen, in der sie in entfernten Zellen in entfernten Zellen synthetisiert wurden Gewebe. Andere sind Membranproteine das handelt als Rezeptoren deren Hauptfunktion besteht darin, ein Signalmolekül zu binden und eine biochemische Reaktion in der Zelle zu induzieren. Viele Rezeptoren haben eine Bindungsstelle, die auf der Zelloberfläche und einer Effektordomäne in der Zelle ausgesetzt ist, die möglicherweise enzymatische Aktivität aufweisen oder sich einem unterziehen kann Konformationsänderung von anderen Proteinen in der Zelle erkannt.[29]: 251–81
Antikörper sind Proteinkomponenten eines Adaptives Immunsystem deren Hauptfunktion ist zu binden Antigeneoder fremde Substanzen im Körper und zielen auf sie auf die Zerstörung ab. Antikörper können sein sekretiert in die extrazelluläre Umgebung oder verankert in den Membranen von Specialized B -Zellen bekannt als Plasma Zellen. Während Enzyme in ihrer Bindungsaffinität zu ihren Substraten durch die Notwendigkeit der Durchführung ihrer Reaktion begrenzt sind, haben Antikörper keine solchen Einschränkungen. Die Bindungsaffinität eines Antikörpers zu seinem Ziel ist außerordentlich hoch.[30]: 275–50
Viele Ligandentransportproteine binden speziell Kleine Biomoleküle und transportieren sie an andere Orte im Körper eines mehrzelligen Organismus. Diese Proteine müssen eine hohe Bindungsaffinität haben, wenn ihre Ligand ist in hohen Konzentrationen vorhanden, muss aber auch den Liganden freisetzen, wenn er in niedrigen Konzentrationen in den Zielgeweben vorhanden ist. Das kanonische Beispiel eines ligandenbindenden Proteins ist Hämoglobin, was transportiert Sauerstoff von dem Lunge zu anderen Organen und Geweben insgesamt Wirbeltiere und hat enge Homologe in jedem biologischen Königreich.[30]: 222–29 Lektine sind Zuckerbindungsproteine die für ihre Zuckereinheiten sehr spezifisch sind. Lektine Normalerweise eine Rolle in der biologischen Rolle spielen Erkennung Phänomene mit Zellen und Proteinen.[50] Rezeptoren und Hormone sind hochspezifische Bindungsproteine.
Transmembranproteine kann auch als Ligand -Transportproteine dienen, die die verändern Permeabilität der Zellmembran zu kleine Moleküle und Ionen. Allein die Membran hat a hydrophob Kern durch welche Polar- oder geladene Moleküle können nicht diffus. Membranproteine enthalten interne Kanäle, die es solchen Molekülen ermöglichen, die Zelle zu betreten und zu verlassen. Viele Ionenkanal Proteine sind spezialisiert, nur für ein bestimmtes Ion auszuwählen. zum Beispiel, Kalium und Natrium Kanäle diskriminieren oft nur für einen der beiden Ionen.[29]: 232–34
Strukturproteine
Strukturproteine verleihen an ansonsten flüssigen biologischen Komponenten Steifheit und Steifheit. Die meisten strukturellen Proteine sind Faserproteine; zum Beispiel, Kollagen und Elastin sind kritische Komponenten von Bindegewebe wie zum Beispiel Knorpel, und Keratin ist in harten oder filamentösen Strukturen wie z. Haar, Nägel, Gefieder, Hufe, und einige Tierschalen.[30]: 178–81 Etwas Kugelproteine kann zum Beispiel auch strukturelle Funktionen spielen, Aktin und Tubulin sind kugelförmig und löslich wie Monomere, aber polymerisieren lange, steife Fasern ausmachen, die das ausmachen Zytoskelett, was es der Zelle ermöglicht, ihre Form und Größe aufrechtzuerhalten.
Andere Proteine, die strukturelle Funktionen dienen Motorproteine wie zum Beispiel Myosin, Kinesin, und Dynein, die in der Lage sind, mechanische Kräfte zu erzeugen. Diese Proteine sind für zelluläre entscheidende Beweglichkeit von einzelnen Zellorganismen und der Sperma von vielen mehrzelligen Organismen, die sich reproduzieren sexuell. Sie erzeugen auch die Kräfte, die durch Vertragsbefugnis ausgeübt werden Muskeln[30]: 258–64, 272 und spielen wesentliche Rollen beim intrazellulären Transport.
Proteinentwicklung
Eine Schlüsselfrage in der molekularen Biologie ist, wie sich Proteine entwickeln, d. H. Wie kann Mutationen (oder eher ändert sich in Aminosäure Sequenz) zu neuen Strukturen und Funktionen führen? Die meisten Aminosäuren in einem Protein können ohne Unterbrechung der Aktivität oder Funktion geändert werden, wie aus zahlreichen homolog Proteine über Arten hinweg (wie in speziellen Datenbanken für gesammelt Proteinfamilien, z.B. Pfam).[51] Um dramatische Folgen von Mutationen zu verhindern, a Gen kann dupliziert werden Bevor es frei mutieren kann. Dies kann jedoch auch zu einem vollständigen Verlust der Genfunktion und damit führen Pseudo-Gene.[52] Häufiger haben einzelne Aminosäureveränderungen nur begrenzte Konsequenzen, obwohl einige die Proteinfunktion im Wesentlichen verändern können, insbesondere in Enzyme. Zum Beispiel können viele Enzyme ihre verändern Substratspezifität durch ein oder ein paar Mutationen.[53] Änderungen der Substratspezifität werden durch erleichtert durch Substratpromiskuität, d.h. die Fähigkeit vieler Enzyme, mehrere zu binden und zu verarbeiten Substrate. Wenn Mutationen auftreten, kann die Spezifität eines Enzyms und damit seine enzymatische Aktivität zunehmen (oder verringern).[53] Somit können sich Bakterien (oder andere Organismen) an verschiedene Nahrungsquellen anpassen, einschließlich unnatürlicher Substrate wie Kunststoff.[54]
Studienmethoden
Die Aktivitäten und Strukturen von Proteinen können untersucht werden in vitro, In vivo, und in Silico. In vitro Studien von gereinigten Proteinen in kontrollierten Umgebungen sind nützlich, um zu lernen, wie ein Protein seine Funktion durchführt: zum Beispiel, Enzymkinetik Studien untersuchen die chemischer Mechanismus einer katalytischen Aktivität eines Enzyms und seiner relativen Affinität für verschiedene mögliche Substratmoleküle. Im Gegensatz, In vivo Experimente können Informationen über die physiologische Rolle eines Proteins im Kontext von a liefern Zelle oder sogar ein Ganzes Organismus. In Silico Studien verwenden Rechenmethoden, um Proteine zu untersuchen.
Proteinreinigung
Aufführen in vitro Analyse muss ein Protein von anderen zellulären Komponenten entfernt werden. Dieser Prozess beginnt normalerweise mit Zelllyse, in der die Membran einer Zelle unterbrochen wird und ihr interner Inhalt in eine Lösung freigesetzt wird, die als a bekannt ist Rohes Lysat. Die resultierende Mischung kann mit Verwendung gereinigt werden Ultrazentrifugation, was die verschiedenen zellulären Komponenten in Fraktionen, die lösliche Proteine enthalten, einfragten; Membran Lipide und Proteine; zellulär Organellen, und Nukleinsäuren. Niederschlag Mit einer Methode, die als als bekannt ist ausgesalken kann die Proteine aus diesem Lysat konzentrieren. Verschiedene Arten von Chromatographie werden dann verwendet, um das Protein oder Proteine zu isolieren, die von Interesse basierend auf Eigenschaften wie Molekulargewicht, Nettoladung und Bindungsaffinität basieren.[26]: 21–24 Der Reinigungsgrad kann mit verschiedenen Arten von überwacht werden Gelelektrophorese Wenn das Molekulargewicht des gewünschten Proteins und isoelektrischer Punkt sind bekannt, von Spektroskopie Wenn das Protein unterscheidbare spektroskopische Merkmale hat oder von Enzymassays Wenn das Protein enzymatische Aktivität hat. Zusätzlich können Proteine nach ihrer Ladung isoliert werden Elektrofokussion.[55]
Für natürliche Proteine kann eine Reihe von Reinigungsschritten erforderlich sein, um Protein für Laboranwendungen ausreichend rein zu erhalten. Um diesen Prozess zu vereinfachen, Gentechnik wird häufig verwendet, um Proteinen chemische Merkmale hinzuzufügen, die es einfacher machen, sie zu reinigen, ohne ihre Struktur oder Aktivität zu beeinflussen. Hier ein "Tag", das aus einer bestimmten Aminosäuresequenz besteht, oft einer Reihe von Histidin Rückstände (a "His-Tag"), ist an einen Terminus des Proteins gebunden. Infolge Nickel, Die Histidinreste lagen den Nickel und befestigen sich an die Säule, während die nicht getagelten Komponenten des Lysat -Pass ungehindert. Es wurde eine Reihe verschiedener Tags entwickelt, mit denen Forscher bestimmte Proteine aus komplexen Gemischen reinigen können.[56]
Zelluläre Lokalisierung

Die Untersuchung von Proteinen In vivo befasst sich oft mit der Synthese und Lokalisierung des Proteins in der Zelle. Obwohl viele intrazelluläre Proteine in der synthetisiert werden Zytoplasma und membrangebundene oder sekretierte Proteine in der endoplasmatisches Retikulumdie Einzelheiten darüber, wie Proteine sind gezielt Zu bestimmten Organellen oder zellulären Strukturen ist oft unklar. Eine nützliche Technik zur Beurteilung der Zelllokalisierung verwendet Gentechnik, um in einer Zelle a zu exprimieren Fusionsprotein oder Chimäre bestehend aus dem natürlichen Protein von Interesse, der mit einem "verbunden ist"Reporter" wie zum Beispiel grünes fluoreszierendes Protein (GFP).[57] Die Position des verschmolzenen Proteins in der Zelle kann sauber und effizient verwendet werden Mikroskopie,[58] Wie in der gegenüberliegenden Abbildung gezeigt.
Andere Methoden zur Aufklärung des zellulären Ortes von Proteinen erfordern die Verwendung bekannter Kompartimentmarker für Regionen wie ER, Golgi, Lysosomen oder Vakuolen, Mitochondrien, Chloroprothaut, Plasmamembran usw. Von Antikörpern gegen bekannte Marker wird es viel einfacher, die Lokalisierung eines interessierenden Proteins zu identifizieren. Zum Beispiel, Indirekte Immunfluoreszenz Ermöglicht die Fluoreszenzkolokalisierung und Demonstration des Standorts. Fluoreszenzfarbstoffe werden verwendet, um zelluläre Kompartimente für einen ähnlichen Zweck zu kennzeichnen.[59]
Es gibt auch andere Möglichkeiten. Zum Beispiel, Immunhistochemie Normalerweise verwendet ein Antikörper gegen ein oder mehrere interessierende Proteine, die an Enzyme konjugiert sind, die entweder lumineszierende oder chromogene Signale liefern, die zwischen den Proben verglichen werden können, was Lokalisierungsinformationen ermöglicht. Eine andere anwendbare Technik ist die Cofraktionierung in Saccharose- (oder anderen Materialgradienten) mit Verwendung Isopycnic Centrifugation.[60] Während diese Technik keine Kolokalisierung eines Kompartiments mit bekannter Dichte und des interessierenden Proteins erweist, erhöht sie die Wahrscheinlichkeit und ist für groß angelegte Studien mehr zugänglich.
Schließlich ist die Goldstandard-Methode der zellulären Lokalisierung Immunelektronenmikroskopie. Diese Technik verwendet auch einen Antikörper gegen das interessierende Protein sowie klassische Elektronenmikroskopie -Techniken. Die Probe wird für eine normale elektronenmikroskopische Untersuchung hergestellt und dann mit einem Antikörper gegen das interessierende Protein behandelt, das an ein extrem elektromatisiertes Material konjugiert wird, normalerweise Gold. Dies ermöglicht die Lokalisierung sowohl der ultrastrukturellen Details als auch des interessierenden Proteins.[61]
Durch eine andere genetische technische Anwendung als bekannt als als Stättengesteuerte Mutagenese, Forscher können die Proteinsequenz und damit ihre Struktur, zelluläre Lokalisierung und Anfälligkeit für die Regulierung verändern. Diese Technik ermöglicht sogar den Einbau unnatürlicher Aminosäuren in Proteine unter Verwendung modifizierter TRNAs.[62] und kann den rationalen Erlauben zulassen Entwurf von neuen Proteinen mit neuartigen Eigenschaften.[63]
Proteomik
Das Gesamtkomplement der zu einem Zeitpunkt in einer Zelle oder Zelltyp vorhandenen Proteine wird als IES bezeichnet Proteomund die Untersuchung solcher groß angelegten Datensätze definiert das Gebiet von Proteomik, benannt durch Analogie zum verwandten Feld von Genomik. Zu den wichtigsten experimentellen Techniken in der Proteomik gehören 2D -Elektrophorese,[64] Dies ermöglicht die Trennung vieler Proteine, Massenspektrometer,[65] Dies ermöglicht eine schnelle Hochdurchsatz-Identifizierung von Proteinen und die Sequenzierung von Peptiden (meistens danach In-Gel-Verdauung), Protein Microarrays, die den Nachweis der relativen Spiegel der verschiedenen in einer Zelle vorhandenen Proteine ermöglichen, und Zwei-Hybrid-Screening, was die systematische Erforschung von ermöglicht Protein -Protein -Wechselwirkungen.[66] Die Gesamtkomplement für biologisch mögliche solche Wechselwirkungen wird als die bezeichnet Interaktome.[67] Ein systematischer Versuch, die Strukturen von Proteinen zu bestimmen, die jede mögliche Falte darstellen Strukturgenomik.[68]
Strukturbestimmung
Das Erkennen der tertiären Struktur eines Proteins oder der quaternären Struktur seiner Komplexe kann wichtige Hinweise darauf liefern, wie das Protein seine Funktion ausführt und wie es beeinflusst werden kann, d. H. In Drogendesign. Wie Proteine sind zu klein, um gesehen zu werden unter einem LichtmikroskopEs müssen andere Methoden angewendet werden, um ihre Struktur zu bestimmen. Häufige experimentelle Methoden umfassen Röntgenkristallographie und NMR -Spektroskopiebeide können strukturelle Informationen erstellen bei Atomic Auflösung. NMR -Experimente können jedoch Informationen liefern, aus denen eine Untergruppe von Abständen zwischen Atomenpaaren geschätzt werden kann, und die endgültigen möglichen Konformationen für ein Protein werden durch Lösen a bestimmt Entfernungsgeometrie Problem. Doppelpolarisationsinterferometrie ist eine quantitative analytische Methode zur Messung des Gesamts Proteinkonformation und Konformationsänderungen aufgrund von Wechselwirkungen oder anderen Stimulus. Kreisendichroismus ist eine weitere Labortechnik zur Bestimmung interner β-Faltblatt / α-helikaler Zusammensetzung von Proteinen. Kryoelektronenmikroskopie wird verwendet, um Strukturinformationen mit niedrigerer Auflösung über sehr große Proteinkomplexe zu erstellen, einschließlich zusammengebautes Viren;[29]: 340–41 Eine Variante bekannt als als Elektronenkristallographie kann in einigen Fällen auch hochauflösende Informationen erstellen, insbesondere für zweidimensionale Kristalle von Membranproteinen.[69] Gelöste Strukturen werden normalerweise in der abgelagert Proteindatenbank (PDB), eine frei verfügbare Ressource, aus der strukturelle Daten über Tausende von Proteinen in Form von erhalten werden können Kartesischen Koordinaten Für jedes Atom im Protein.[70]
Viel mehr Gensequenzen sind bekannt als Proteinstrukturen. Darüber hinaus ist der Satz gelöster Strukturen zu Proteinen verzerrt, die leicht den Bedingungen ausgesetzt werden können Röntgenkristallographie, eine der Hauptstrukturbestimmungsmethoden. Insbesondere sind kugelförmige Proteine vergleichsweise einfach zu kristallisieren zur Vorbereitung auf die Röntgenkristallographie. Membranproteine und große Proteinkomplexe sind dagegen schwer zu kristallisieren und in der PDB unterrepräsentiert.[71] Strukturgenomik Initiativen haben versucht, diese Mängel zu beheben, indem repräsentative Strukturen wichtiger Faltklassen systematisch gelöst werden. Proteinstrukturvorhersage Methoden versuchen, ein Mittel zur Erzeugung einer plausiblen Struktur für Proteine zu erzeugen, deren Strukturen nicht experimentell bestimmt wurden.[72]
Strukturvorhersage

Komplementär zum Gebiet der strukturellen Genomik, Proteinstrukturvorhersage entwickelt effizient Mathematische Modelle von Proteinen zur rechnerischen Vorhersage der molekularen Formationen theoretisch, anstatt Strukturen mit Laborbeobachtung zu erkennen.[73] Die erfolgreichste Art der Strukturvorhersage, bekannt als Homologiemodellierung, stützt sich auf die Existenz einer "Template" -Struktur mit Sequenzähnlichkeit zu dem modellierten Protein; Das Ziel der strukturellen Genomik ist es, eine ausreichende Darstellung von gelösten Strukturen zu bieten, um die meisten der verbleibenden Personen zu modellieren.[74] Obwohl die Erzeugung genauer Modelle eine Herausforderung bleibt, wenn nur weit verwandte Vorlagenstrukturen verfügbar sind, wurde vorgeschlagen, dass dies vorgeschlagen wurde Sequenzausrichtung ist der Engpass in diesem Prozess, wie genaue Modelle erzeugt werden können, wenn eine "perfekte" Sequenzausrichtung bekannt ist.[75] Viele Strukturvorhersagemethoden haben dazu beigetragen, das aufstrebende Bereich von zu informieren Eiweißtechnik, in denen neue Proteinfalten bereits entworfen wurden.[76] Auch Proteine (in Eukaryoten ~ 33%) enthalten große unstrukturierte, aber biologisch funktionelle Segmente und können als klassifiziert werden intrinsisch ungeordnete Proteine.[77] Die Vorhersage und Analyse der Proteinstörung ist daher ein wichtiger Teil der Proteinstrukturcharakterisierung.[78]
Bioinformatik
Es wurde eine Vielzahl von Rechenmethoden entwickelt, um die Struktur, Funktion und Entwicklung von Proteinen zu analysieren. Die Entwicklung solcher Tools wurde durch die große Menge genomischer und proteomischer Daten angetrieben, die für eine Vielzahl von Organismen verfügbar sind, einschließlich der Menschliches Genom. Es ist einfach unmöglich, alle Proteine experimentell zu untersuchen, daher werden nur wenige Laborexperimente unterzogen, während Rechenwerkzeuge verwendet werden, um auf ähnliche Proteine zu extrapolieren. Eine solche Homologe Proteine kann in entfernt verwandten Organismen effizient identifiziert werden durch Sequenzausrichtung. Genom- und Gensequenzen können von einer Vielzahl von Tools für bestimmte Eigenschaften durchsucht werden. Sequenzprofilewerkzeuge finden können Restriktionsenzym Standorte, Offene Leserahmen in Nukleotid Sequenzen und vorhersagen Sekundärstrukturen. Phylogenetische Bäume kann konstruiert werden und evolutionär Hypothesen, die mit speziellen Software wie entwickelt wurden wie Clustalw In Bezug auf die Abstammung moderner Organismen und die Gene, die sie ausdrücken. Das Feld von Bioinformatik ist jetzt unverzichtbar für die Analyse von Genen und Proteinen.
In der Silikosimulation dynamischer Prozesse
Ein komplexeres Rechenproblem ist die Vorhersage intermolekularer Wechselwirkungen, wie in molekulares Andocken,[79] Proteinfaltung, Protein -Protein -Wechselwirkung und chemische Reaktivität. Mathematische Modelle zur Simulation dieser dynamischen Prozesse beinhalten Molekulare Mechanik, im Speziellen, Molekulare Dynamik. In dieser Hinsicht, in Silico Simulationen entdeckten die Faltung von kleinem α-helikal Proteindomänen so wie die Dorf Kopfbedeckung,[80] das HIV Accessoire Protein[81] und Hybridmethoden, die die Standardmolekulardynamik kombinieren mit Quantenmechanik Die Mathematik haben die elektronischen Zustände von untersucht Rhodopsine.[82]
Jenseits der klassischen molekularen Dynamik, Quantendynamik Methoden ermöglichen die Simulation von Proteinen im atomistischen Detail mit einer genauen Beschreibung der quantenmechanischen Effekte. Beispiele sind die Mehrschicht Multi-Konfigurationszeit-zeitabhängiger Hartree (MCTDH) Methode und die Hierarchische Bewegungsgleichungen (HEOM) -Ansatz, der auf Pflanzenkryptochrome angewendet wurde[83] und Bakterien-Licht-Harvesting-Komplexe, Komplexe,[84] beziehungsweise. Sowohl quanten- als auch klassische mechanische Simulationen von Systemen im biologischen Maßstab sind äußerst rechnerisch anspruchsvoll verteiltes Computer Initiativen (zum Beispiel die [email protected] Projekt[85]) erleichtern die molekulare Modellierung durch Ausnutzung von Fortschritten in GPU Parallele Verarbeitung und Monte Carlo Techniken.
Chemische Analyse
Der gesamte Stickstoffgehalt der organischen Substanz wird hauptsächlich von den Aminogruppen in Proteinen gebildet. Der gesamte Kjeldahl -Stickstoff (Tkn) ist ein Maß für Stickstoff, das bei der Analyse von (Abfall-) Wasser, Boden, Nahrung, Futtermitteln und organischer Substanz im Allgemeinen weit verbreitet ist. Wie der Name schon sagt, die Kjeldahl -Methode wird angewandt. Empfindlichere Methoden sind verfügbar.[86][87]
Ernährung
Die meisten Mikroorganismen und Pflanzen können alle 20 Standards biosynthetisieren Aminosäuren, während Tiere (einschließlich Menschen) einige der Aminosäuren aus dem erhalten müssen Diät.[42] Die Aminosäuren, die ein Organismus nicht selbst synthetisieren kann essentielle Aminosäuren. Schlüsselenzyme, die bestimmte Aminosäuren synthetisieren Aspartokinase, was den ersten Schritt in der Synthese von katalysen Lysin, Methionin, und Dreionin aus Aspartat. Wenn Aminosäuren in der Umwelt vorhanden sind, können Mikroorganismen Energie sparen, indem sie die Aminosäuren aus ihrer Umgebung aufnehmen und herunterregulieren ihre Biosynthesewege.
Bei Tieren werden Aminosäuren durch den Verzehr von Proteinnahrungsmitteln erhalten. Aufgenommene Proteine werden dann in Aminosäuren durchgebaut Verdauung, was typischerweise beinhaltet Denaturierung des Proteins durch Exposition gegenüber Säure und Hydrolyse durch Enzyme genannt Proteasen. Einige aufgenommene Aminosäuren werden für die Proteinbiosynthese verwendet, während andere in umgewandelt werden Glucose durch Glukoneogenese, oder in die gefüttert Zitronensäurezyklus. Diese Verwendung von Protein als Kraftstoff ist besonders wichtig unter Hunger Bedingungen, die es ermöglicht, die eigenen Proteine des Körpers zu verwenden, um das Leben zu unterstützen, insbesondere diejenigen, die gefunden werden Muskel.[88]
Bei Tieren wie Hunden und Katzen hält Protein die Gesundheit und Qualität der Haut, indem er das Wachstum und die Keratinisierung von Haaren follikel fördert und somit die Wahrscheinlichkeit von Hautproblemen verringert, Malodure zu erzeugen.[89] Proteine in schlechter Qualität spielen auch eine Rolle in Bezug auf die Gesundheit von Magen-Darms und erhöhen das Potenzial für Blähungen und Geruchsverbindungen bei Hunden, da Proteine, wenn Proteine in einem unverdannten Zustand den Dickdarm erreichen, fermentiert werden, was Wasserstoffsulfidgas, Indol und Skatol produzieren.[90] Hunde und Katzen verdauen tierische Proteine besser als die von Pflanzen, aber Produkte von minderwertigen tierischen Ursprungs sind schlecht verdaut, einschließlich Haut, Federn und Bindegewebe.[90]
Siehe auch
Verweise
- ^ Thomas Burr Osborne (1909): Die Gemüseproteine Archiviert 2016-03-22 bei der Wayback -Maschine, Geschichte S. 1 bis 6, von archive.org
- ^ Mulder GJ (1838). "Sur la Composition de Quelques Substances Animales". Bulletin des Sciences Physiques et Naturelles en neerlande: 104.
- ^ Harold H (1951). "Ursprung des Wortes 'Protein'.". Natur. 168 (4267): 244. Bibcode:1951natur.168..244h. doi:10.1038/168244a0. PMID 14875059. S2CID 4271525.
- ^ a b c Perrett D (August 2007). "Von 'Protein' bis zu den Anfängen der klinischen Proteomik". Proteomik: Klinische Anwendungen. 1 (8): 720–38. doi:10.1002/PRCA.200700525. PMID 21136729. S2CID 32843102.
- ^ New Oxford Dictionary of English
- ^ Reynolds JA, Tanford C (2003). Nature's Roboter: Eine Geschichte von Proteinen (Oxford -Taschenbücher). New York, New York: Oxford University Press. p. fünfzehn. ISBN 978-0-19-860694-9.
- ^ Reynolds und Tanford (2003).
- ^ Bischoff TL, Voit C (1860). Die Gesetze der Ernaehrung des Pflanzenfressers Durchger (auf Deutsch). Leipzig, Heidelberg.
- ^ "Hofmeister, Franz". Encyclopedia.com. Archiviert Aus dem Original am 5. April 2017. Abgerufen 4. April 2017.
- ^ "Protein, Abschnitt: Klassifizierung von Protein". Britannica.com. Archiviert Aus dem Original am 4. April 2017. Abgerufen 4. April 2017.
- ^ Sumner JB (1926). "Die Isolierung und Kristallisation des Enzyms Urease. Vorpapier" (PDF). Zeitschrift für Biologische Chemie. 69 (2): 435–41. doi:10.1016/s0021-9258 (18) 84560-4. Archiviert vom Original am 2011-03-25. Abgerufen 2011-01-16.
- ^ Pauling L, Corey RB (Mai 1951). "Atomkoordinaten und Strukturfaktoren für zwei helikale Konfigurationen von Polypeptidketten" (PDF). Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Vereinigten Staaten von Amerika. 37 (5): 235–40. Bibcode:1951pnas ... 37..235p. doi:10.1073/pnas.37.5.235. PMC 1063348. PMID 14834145. Archiviert (PDF) vom Original am 2012-11-28. Abgerufen 2009-04-14.
- ^ Kauzmann W (Mai 1956). "Strukturelle Faktoren in der Protein -Denaturierung". Journal of Cellular Physiology. 47 (Suppl 1): 113–31. doi:10.1002/jcp.1030470410. PMID 13332017.
- ^ Kauzmann W (1959). "Einige Faktoren bei der Interpretation der Protein -Denaturierung". Fortschritte in der Proteinchemie Band 14. Fortschritte in der Proteinchemie. Vol. 14. S. 1–63. doi:10.1016/s0065-3233 (08) 60608-7. ISBN 978-0-12-034214-3. PMID 14404936.
- ^ Kalman SM, Linderstrøm-Lang K, Ottesen M, Richards FM (Februar 1955). "Abbau der Ribonuklease durch Subtilisin". Biochimica et Biophysica Acta. 16 (2): 297–99. doi:10.1016/0006-3002 (55) 90224-9. PMID 14363272.
- ^ Sanger F (1949). "Die terminalen Peptide von Insulin". Das biochemische Journal. 45 (5): 563–74. doi:10.1042/BJ0450563. PMC 1275055. PMID 15396627.
- ^ Sanger F. (1958), Nobelvortrag: Die Chemie von Insulin (PDF), Nobelprize.org, archiviert (PDF) vom Original am 2013-03-19, abgerufen 2016-02-09
- ^ a b c Stoddart, Charlotte (1. März 2022). "Strukturbiologie: Wie Proteine ihre Nahaufnahme bekommen". Knowable Magazine. doi:10.1146/Knowable-022822-1. Abgerufen 25. März 2022.
- ^ Muirhead H, Perutz MF (August 1963). "Struktur des Hämoglobins. Eine dreidimensionale Fourier-Synthese des reduzierten menschlichen Hämoglobins bei 5,5 Å Auflösung". Natur. 199 (4894): 633–38. Bibcode:1963Natur.199..633m. doi:10.1038/199633a0. PMID 14074546. S2CID 4257461.
- ^ Kendrew JC, Bodo G, Dintzis HM, Parrish RG, Wyckoff H, Phillips DC (März 1958). "Ein dreidimensionales Modell des Myoglobinmoleküls, das durch Röntgenanalyse erhalten wurde". Natur. 181 (4610): 662–66. Bibcode:1958natur.181..662k. doi:10.1038/181662a0. PMID 13517261. S2CID 4162786.
- ^ Zhou ZH (April 2008). "Auf dem Weg zu Atomauflösungsstrukturbestimmung durch Einzelpartikel-Kryo-Elektronenmikroskopie". Aktuelle Meinung in der Strukturbiologie. 18 (2): 218–28. doi:10.1016/j.sbi.2008.03.004. PMC 2714865. PMID 18403197.
- ^ Keskin O, Tuncbag N, Gursoy A (April 2008). "Charakterisierung und Vorhersage von Proteingrenzflächen, um Protein-Protein-Interaktionsnetzwerke zu schließen". Aktuelle pharmazeutische Biotechnologie. 9 (2): 67–76. doi:10.2174/138920108783955191. HDL:11511/32640. PMID 18393863.
- ^ "RCSB Protein Data Bank". Archiviert von das Original Am 2015-04-18. Abgerufen 2017-01-19.
- ^ Nelson DL, Cox MM (2005). Lehninger's Prinzipien der Biochemie (4. Aufl.). New York, New York: W. H. Freeman und Company.
- ^ Gutteridge A, Thornton JM (November 2005). "Das katalytische Toolkit der Natur verstehen". Trends in biochemischen Wissenschaften. 30 (11): 622–29. doi:10.1016/j.tibs.2005.09.006. PMID 16214343.
- ^ a b c d e f g Murray RF, Harper HW, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW (2006). Harpers illustrierte Biochemie. New York: Lange Medical Books/McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-146197-9.
- ^ a b c Lodisch H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipurksy SL, Darnell J (2004). Molekulare Zellbiologie (5. Aufl.). New York, New York: Während der Freeman and Company.
- ^ Ardejani MS, Powers ET, Kelly JW (August 2017). "Mit kooperativ gefalteten Peptiden zur Messung von Wechselwirkungsenergien und Konformationsneigung". Berichte über die chemische Forschung. 50 (8): 1875–1882. doi:10.1021/acs.account.7b00195. PMC 5584629. PMID 28723063.
- ^ a b c d Branden C, Tooze J (1999). Einführung in die Proteinstruktur. New York: Garland Pub. ISBN 978-0-8153-2305-1.
- ^ a b c d e f g h i j Van Holde KE, Mathews CK (1996). Biochemie. Menlo Park, Kalifornien: Benjamin/Cummings Pub. Co., Inc. ISBN 978-0-8053-3931-4.
- ^ Milo R (Dezember 2013). "Was ist die Gesamtzahl der Proteinmoleküle pro Zellvolumen? Ein Aufruf zum Überdenken einiger veröffentlichter Werte". Bioessays. 35 (12): 1050–55. doi:10.1002/bies.201300066. PMC 3910158. PMID 24114984.
- ^ Beck M, Schmidt A, Malmstroem J, Claassen M, Ori A, Szymborska A, Herzog F, Rinner O, Ellenberg J, Aebersold R (November 2011). "Das quantitative Proteom einer menschlichen Zelllinie". Biologie der molekularen Systeme. 7: 549. doi:10.1038/msb.2011.82. PMC 3261713. PMID 22068332.
- ^ Wu L, Candille SI, Choi Y, Xie D, Jiang L, Li-Pook-Than J, Tang H, Snyder M (Juli 2013). "Variation und genetische Kontrolle der Proteinhäufigkeit beim Menschen". Natur. 499 (7456): 79–82. Bibcode:2013Natur.499 ... 79W. doi:10.1038/nature12223. PMC 3789121. PMID 23676674.
- ^ Dobson CM (2000). "Die Art und Bedeutung der Proteinfaltung". In Pain RH (Hrsg.). Mechanismen der Proteinfaltung. Oxford, Oxfordshire: Oxford University Press. S. 1–28. ISBN 978-0-19-963789-8.
- ^ Kozlowski LP (Januar 2017). "Proteom-PI: Proteom Isoelektrische Punktdatenbank". Nukleinsäurenforschung. 45 (D1): D1112 - D1116. doi:10.1093/nar/gkw978. PMC 5210655. PMID 27789699.
- ^ Fulton AB, Isaacs WB (April 1991). "Titin, ein riesiges elastisches sarkomerisches Protein mit einer wahrscheinlichen Rolle in der Morphogenese". Bioessays. 13 (4): 157–61. doi:10.1002/bies.950130403. PMID 1859393. S2CID 20237314.
- ^ Bruckdorfer T, Marder O, Albericio F (Februar 2004). "Aus der Produktion von Peptiden in Milligrammbeträgen für Forschung zu Multi-Tonnen-Mengen für Medikamente der Zukunft". Aktuelle pharmazeutische Biotechnologie. 5 (1): 29–43. doi:10.2174/1389201043489620. PMID 14965208.
- ^ Schwarzer D, Cole PA (Dezember 2005). "Protein -Semisynthese und exprimierte Protein -Ligation: Verfolgung eines Proteinschwanzes". Aktuelle Meinung in der chemischen Biologie. 9 (6): 561–69. doi:10.1016/j.cbpa.2005.09.018. PMID 16226484.
- ^ Kent SB (Februar 2009). "Gesamt chemische Synthese von Proteinen". Bewertungen der Chemischen Gesellschaft. 38 (2): 338–51. doi:10.1039/b700141j. PMID 19169452. S2CID 5432012.
- ^ Fernández A, Scott R (September 2003). "Dehydron: Ein strukturell codiertes Signal für die Proteinwechselwirkung". Biophysical Journal. 85 (3): 1914–28. Bibcode:2003bpj .... 85.1914f. doi:10.1016/S0006-3495 (03) 74619-0. PMC 1303363. PMID 12944304.
- ^ Davey NE, Van Roey K, Weatheritt RJ, Toedt G, Uyar B., Altenberg B, Budd A, Diella F, Dinkel H, Gibson TJ (Januar 2012). "Attribute von kurzen linearen Motiven". Molekulare Biosysteme. 8 (1): 268–81. doi:10.1039/c1mb05231d. PMID 21909575.
- ^ a b Voet D, Voet JG. (2004). Biochemie Vol 1 3. Aufl. Wiley: Hoboken, NJ.
- ^ Sankaranarayanan R, Moras D (2001). "Die Treue der Übersetzung des genetischen Code". Acta Biochimica Polonica. 48 (2): 323–35. doi:10.18388/ABP.2001_3918. PMID 11732604.
- ^ Copland JA, Sheffield-Moore M, Koldzic-Zivanovic N., Gentry S., Lamprou G., Tzortzatou-Stathopoulou F., Zoumpourlis V., Urban RJ, Vlahopoulos SA (Juni 2009). "Sexualsteroidrezeptoren in der Skelettdifferenzierung und der epithelialen Neoplasie: Ist eine gewebespezifische Intervention möglich?" Bioessays. 31 (6): 629–41. doi:10.1002/bies.200800138. PMID 19382224. S2CID 205469320.
- ^ Samarin S, Nusrat A (Januar 2009). "Regulation des epithelialen apikalen Junctional -Komplexes durch GTPasen der Rho -Familie". Grenzen in Bioscience. 14 (14): 1129–42. doi:10.2741/3298. PMID 19273120.
- ^ Bairoch A (Januar 2000). "Die Enzymdatenbank im Jahr 2000" (PDF). Nukleinsäurenforschung. 28 (1): 304–05. doi:10.1093/nar/28.1.304. PMC 102465. PMID 10592255. Archiviert von das Original (PDF) am 1. Juni 2011.
- ^ Radzicka A, Wolfenden R (Januar 1995). "Ein kompetentes Enzym". Wissenschaft. 267 (5194): 90–3. Bibcode:1995sci ... 267 ... 90r. doi:10.1126/Science.7809611. PMID 7809611.
- ^ EBI External Services (2010-01-20). "Der katalytische Standort Atlas am Europäischen Bioinformatikinstitut". Ebi.ac.uk. Archiviert vom Original am 2013-08-03. Abgerufen 2011-01-16.
- ^ Pickel B, Schaller A (Oktober 2013). "Dirigent -Proteine: Molekulare Eigenschaften und potenzielle biotechnologische Anwendungen". Angewandte Mikrobiologie und Biotechnologie. 97 (19): 8427–38. doi:10.1007/s00253-013-5167-4. PMID 23989917. S2CID 1896003.
- ^ RÜDIGER H., SIEBERT HC, Solís D., Jiménez-Barbero J., Romero A. "Medizinische Chemie basierend auf dem Zuckercode: Grundlagen der Lektinologie und experimentellen Strategien mit Lektinen als Ziele". Aktuelle medizinische Chemie. 7 (4): 389–416. doi:10.2174/0929867003375164. PMID 10702616.
- ^ Mulder NJ (2007-09-28). "Datenbanken der Proteinfamilie". Els. Chichester, Großbritannien: John Wiley & Sons, Ltd. S. A0003058.Pub2. doi:10.1002/9780470015902.A0003058.pub2. ISBN 978-0-470-01617-6.
- ^ Sisu C, Pei B, Leng J, Frankish A, Zhang Y, Balasubramanian S., et al. (September 2014). "Vergleichende Analyse von Pseudogenen in drei Phyla". Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Vereinigten Staaten von Amerika. 111 (37): 13361–6. Bibcode:2014pnas..11113361s. doi:10.1073/pnas.1407293111. PMC 4169933. PMID 25157146.
- ^ a b Guzmán GI, Sandberg TE, Lacroix RA, Nyergen á, Papp H., De Raad M., et al. (April 2019). "Enzympromiskuität prägt die Anpassung an neuartige Wachstumssubstrate". Biologie der molekularen Systeme. 15 (4): e8462. doi:10.15252/msb.20188462. PMC 6452873. PMID 30962359.
- ^ Roohi, Bano K, Kuddus M, Zaheer MR, Zia Q, Khan MF, Ashraf GM, Gupta A, Aliev G (2017). "Mikrobieller enzymatischer Abbau biologisch abbaubarer Kunststoffe". Aktuelle pharmazeutische Biotechnologie. 18 (5): 429–440. doi:10.2174/1389201018666170523165742. PMID 28545359.
- ^ Hey J, Posch A, Cohen A, Liu N, Harbers A (2008). "Fraktionierung komplexer Proteinmischungen durch isoelektrische Fokussierung von Flüssigphasen". 2D -Seite: Beispielvorbereitung und Fraktionierung. Methoden in der molekularen Biologie. Vol. 424. pp.225–39. doi:10.1007/978-1-60327-064-9_19. ISBN 978-1-58829-722-8. PMID 18369866.
- ^ Terpe K (Januar 2003). "Überblick über Tag -Protein -Fusionen: Von molekularen und biochemischen Grundlagen zu kommerziellen Systemen". Angewandte Mikrobiologie und Biotechnologie. 60 (5): 523–33. doi:10.1007/s00253-002-1158-6. PMID 12536251. S2CID 206934268.
- ^ Stepanenko OV, Verkhusha VV, Kuznetsova IM, Uversky VN, Turoverov KK (August 2008). "Fluoreszierende Proteine als Biomarker und Biosensoren: Farblichter auf molekulare und zelluläre Prozesse werfen". Aktuelle Protein & Peptidwissenschaft. 9 (4): 338–69. doi:10.2174/138920308785132668. PMC 2904242. PMID 18691124.
- ^ Yuste R (Dezember 2005). "Fluoreszenzmikroskopie heute". Naturmethoden. 2 (12): 902–4. doi:10.1038/nmeth1205-902. PMID 16299474. S2CID 205418407.
- ^ Margolin W (Januar 2000). "Grün fluoreszierendes Protein als Reporter für die makromolekulare Lokalisation in Bakterienzellen". Methoden. 20 (1): 62–72. doi:10.1006/meth.1999.0906. PMID 10610805.
- ^ Walker JH, Wilson K (2000). Prinzipien und Techniken der praktischen Biochemie. Cambridge, Großbritannien: Cambridge University Press. S. 287–89. ISBN 978-0-521-65873-7.
- ^ Mayhew TM, Lucocq JM (August 2008). "Entwicklungen in der Zellbiologie für quantitative Immunelektronenmikroskopie basierend auf Dünnschnitten: Eine Übersicht". Histochemie und Zellbiologie. 130 (2): 299–313. doi:10.1007/s00418-008-0451-6. PMC 2491712. PMID 18553098.
- ^ Hohsaka T, Sisido M (Dezember 2002). "Einbeziehung nicht natürlicher Aminosäuren in Proteine". Aktuelle Meinung in der chemischen Biologie. 6 (6): 809–15. doi:10.1016/s1367-5931 (02) 00376-9. PMID 12470735.
- ^ Cedrone F, Ménez A, Quéméneur E (August 2000). "Anpassung neuer Enzymfunktionen durch rationale Neugestaltung". Aktuelle Meinung in der Strukturbiologie. 10 (4): 405–10. doi:10.1016/s0959-440x (00) 00106-8. PMID 10981626.
- ^ Görg A, Weiss W, Dunn MJ (Dezember 2004). "Aktuelle zweidimensionale Elektrophorese-Technologie für Proteomik". Proteomik. 4 (12): 3665–85. doi:10.1002/pmic.200401031. PMID 15543535. S2CID 28594824.
- ^ Conrotto P, Souchelnytskyi S (September 2008). "Proteomische Ansätze in biologischen und medizinischen Wissenschaften: Prinzipien und Anwendungen". Experimentelle Onkologie. 30 (3): 171–80. PMID 18806738.
- ^ Koegl M, Uetz P (Dezember 2007). "Verbesserung von Hefe-Zwei-Hybrid-Screening-Systemen". Briefings in der funktionellen Genomik und Proteomik. 6 (4): 302–12. doi:10.1093/bfgp/elm035. PMID 18218650. Archiviert vom Original am 2017-09-11. Abgerufen 2017-07-23.
- ^ Plewczyński D, Ginalski K (2009). "Das Interaktom: Vorhersage der Protein-Protein-Wechselwirkungen in Zellen". Zell- und molekulare Biologiebuchstaben. 14 (1): 1–22. doi:10.2478/s11658-008-0024-7. PMC 6275871. PMID 18839074.
- ^ Zhang C, Kim SH (Februar 2003). "Überblick über die Strukturgenomik: von Struktur zur Funktion". Aktuelle Meinung in der chemischen Biologie. 7 (1): 28–32. doi:10.1016/s1367-5931 (02) 00015-7. PMID 12547423. Archiviert vom Original am 2018-11-19. Abgerufen 2019-06-29.
- ^ Gonen T, Cheng Y, Sliz P, Hiroaki Y, Fujiyoshi Y, Harrison SC, Walz T (Dezember 2005). "Lipid-Protein-Wechselwirkungen in zweischichtigen zweidimensionalen AQP0-Kristallen". Natur. 438 (7068): 633–38. Bibcode:2005Natur.438..633g. doi:10.1038/nature04321. PMC 1350984. PMID 16319884.
- ^ Standley DM, Kinjo AR, Kinoshita K, Nakamura H (Juli 2008). "Proteinstrukturdatenbanken mit neuen Webdiensten für strukturelle Biologie und biomedizinische Forschung". Briefings in Bioinformatik. 9 (4): 276–85. doi:10.1093/bib/bbn015. PMID 18430752.
- ^ Walian P, Cross TA, Jap BK (2004). "Strukturgenomik von Membranproteinen". Genombiologie. 5 (4): 215. doi:10.1186/GB-2004-5-4-215. PMC 395774. PMID 15059248.
- ^ Sleator RD (2012). "Vorhersage der Proteinfunktionen". Funktionelle Genomik. Methoden in der molekularen Biologie. Vol. 815. S. 15–24. doi:10.1007/978-1-61779-424-7_2. ISBN 978-1-61779-423-0. PMID 22130980.
- ^ Zhang Y (Juni 2008). "Fortschritt und Herausforderungen bei der Proteinstrukturvorhersage". Aktuelle Meinung in der Strukturbiologie. 18 (3): 342–48. doi:10.1016/j.sbi.2008.02.004. PMC 2680823. PMID 18436442.
- ^ Xiang Z (Juni 2006). "Fortschritte in der Modellierung der Homologie -Proteinstruktur". Aktuelle Protein & Peptidwissenschaft. 7 (3): 217–27. doi:10.2174/138920306777452312. PMC 1839925. PMID 16787261.
- ^ Zhang Y, Skolnick J (Januar 2005). "Das Problem der Proteinstrukturvorhersage könnte unter Verwendung der aktuellen PDB -Bibliothek gelöst werden.". Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Vereinigten Staaten von Amerika. 102 (4): 1029–34. Bibcode:2005pnas..102.1029z. doi:10.1073/pnas.0407152101. PMC 545829. PMID 15653774.
- ^ Kuhlman B., Dantas G., Ireton GC, Varani G., Stoddard BL, Baker D (November 2003). "Design einer neuartigen globulären Proteinfalte mit Genauigkeit auf Atomebene". Wissenschaft. 302 (5649): 1364–68. Bibcode:2003Sci ... 302.1364K. doi:10.1126/Science.1089427. PMID 14631033. S2CID 1939390.
- ^ Ward JJ, Sodhi JS, McGuffin LJ, Buxton BF, Jones DT (März 2004). "Vorhersage und funktionelle Analyse der nativen Störung in Proteinen aus den drei Königreichen des Lebens". Journal of Molecular Biology. 337 (3): 635–45. Citeseerx 10.1.1.120.5605. doi:10.1016/j.jmb.2004.02.002. PMID 15019783.
- ^ Tompa P, Fersht A (18. November 2009). Struktur und Funktion von intrinsisch ungeordneten Proteinen. CRC Press. ISBN 978-1-4200-7893-0. Archiviert Aus dem Original am 19. April 2017. Abgerufen 19. Oktober 2016.
- ^ Ritchie DW (Februar 2008). "Jüngste Fortschritte und zukünftige Anweisungen beim Protein-Protein-Docken". Aktuelle Protein & Peptidwissenschaft. 9 (1): 1–15. Citeseerx 10.1.1.211.4946. doi:10.2174/138920308783565741. PMID 18336319.
- ^ Zagrovic B, Snow CD, Hemden MR, Pande VS (November 2002). "Simulation der Faltung eines kleinen alpha-helikalen Proteins im atomistischen Detail unter Verwendung weltweit verteilter Computing". Journal of Molecular Biology. 323 (5): 927–37. Citeseerx 10.1.1.142.8664. doi:10.1016/s0022-2836 (02) 00997-x. PMID 12417204.
- ^ Herges T, Wenzel W (Januar 2005). "In Silico Faltung eines Drei-Helix-Proteins und Charakterisierung seiner Freienergielandschaft in einem All-Atom-Kraftfeld". Physische Überprüfungsbriefe. 94 (1): 018101. Arxiv:Physik/0310146. Bibcode:2005phrvl..94a8101h. doi:10.1103/PhysRevlett.94.018101. PMID 15698135. S2CID 1477100.
- ^ Hoffmann M., Wanko M., Strodel P., König PH, Frauenheim T., Schulten K, Thiel W, Tajkhorshid E, Elstner M (August 2006). "Farbabstimmung in Rhodopsinen: Der Mechanismus für die spektrale Verschiebung zwischen Bacteriorhodopsin und sensorischem Rhodopsin II". Zeitschrift der American Chemical Society. 128 (33): 10808–18. doi:10.1021/ja062082i. PMID 16910676.
- ^ Mendive-Tapia D, Mangaud E, Firmino T, De La Lande A, Desouter-Lecomte M, Meyer HD, Gatti F (2018). "Mehrdimensionale quantenmechanische Modellierung des Elektronentransfers und der elektronischen Kohärenz in Pflanzenkryptochromen: die Rolle der Anfangsbadebedingungen". J. Phys. Chem. B. 122 (1): 126–136. doi:10.1021/acs.jpcb.7b10412. PMID 29216421.
- ^ Strumpfer J, Schulten K (2012). "Öffnen Sie Berechnungen der Quantendynamik mit den Hierarchiegleichungen von Bewegungsgleichungen auf parallelen Computern". J. Chem. Theorie Comput. 8 (8): 2808–2816. doi:10.1021/ct3003833. PMC 3480185. PMID 23105920.
- ^ Scheraga HA, Khalili M, Liwo A (2007). "Protein-Faltungsdynamik: Überblick über molekulare Simulationstechniken". Jährliche Überprüfung der physikalischen Chemie. 58: 57–83. Bibcode:2007Arpc ... 58 ... 57S. doi:10.1146/annurev.physchem.58.032806.104614. PMID 17034338.
- ^ Muñoz-Huerta, Rafael F.; Guevara-Gonzalez, Ramon G.; Contreras-Medina, Luis M.; Torres-Pacheco, Irineo; Prado-Olivarez, Juan; Ocampo-Velazquez, Rosalia V. (16. August 2013). "Eine Überprüfung der Methoden zur Erkennung des Stickstoffstatus in Pflanzen: Vor-, Nachteile und jüngste Fortschritte". Sensoren (Basel, Schweiz). 13 (8): 10823–10843. Bibcode:2013Senso..1310823m. doi:10.3390/s130810823. PMC 3812630. PMID 23959242.
- ^ Martin, P D; Malley, D F; Manning, G.; Fuller, L. (1. November 2002). "Bestimmung des organischen Kohlenstoffs und des Stickstoffs von Boden auf Feldebene unter Verwendung der Nahinfrarotspektroskopie". Canadian Journal of Soil Science. 82 (4): 413–422. doi:10.4141/s01-054 - via doi.org (Crossref).
- ^ Brosnan JT (Juni 2003). "Interorgan Aminosäuretransport und seine Regulierung". Das Journal of Nutrition. 133 (6 Suppl 1): 2068s - 72s. doi:10.1093/jn/133.6.2068s. PMID 12771367.
- ^ Watson TD (1998). "Diät und Hautkrankheit bei Hunden und Katzen". Das Journal of Nutrition. 128 (12 Suppl): 2783s - 89s. doi:10.1093/jn/128.12.2783s. PMID 9868266.
- ^ a b Case LP, Daristototle L, Hayek MG, Raasch MF (2010). Eckzahn und Katzen Ernährung-e-Book: Eine Ressource für Tierprofis für Begleitprofis. Elsevier Health Sciences.
Weitere Lektüre
- Lehrbücher
- Branden C, Tooze J (1999). Einführung in die Proteinstruktur. New York: Garland Pub. ISBN 978-0-8153-2305-1.
- Murray RF, Harper HW, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW (2006). Harpers illustrierte Biochemie. New York: Lange Medical Books/McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-146197-9.
- Van Holde KE, Mathews CK (1996). Biochemie. Menlo Park, Kalifornien: Benjamin/Cummings Pub. Co., Inc. ISBN 978-0-8053-3931-4.
Externe Links
Datenbanken und Projekte
- NCBI Entrez -Proteindatenbank
- Datenbank der NCBI -Proteinstruktur
- Menschliche Proteinreferenzdatenbank
- Menschliches Proteinpedia
- [email protected] (Stanford University)
- Proteindatenbank in Europa (siehe auch Pdbequips, kurze Artikel und Tutorials zu interessanten PDB -Strukturen)
- Forschungskooperation für strukturelle Bioinformatik (siehe auch Molekül des Monats Archiviert 2020-07-24 im Wayback -Maschine, präsentieren kurze Konten für ausgewählte Proteine aus der PDB)
- Proteopädie - Leben in 3D: Rotatierbares, zoomierbares 3D -Modell mit Wiki -Annotationen für jede bekannte Proteinmolekularstruktur.
- Universelle Proteinressource ungroß
Tutorials und Bildungswebsites
- "Eine Einführung in Proteine" aus Hoffnungen (Huntington's Disease Outreach -Projekt für Bildung in Stanford)
- Proteine: Biogenese zum Abbau - Die virtuelle Bibliothek der Biochemie und Zellbiologie