Warum ist es so wichtig, über die Proteinstruktur zu lernen? Nun, nehmen wir das Beispielvon der Alzheimer-Krankheit, die das Gehirn betrifft. Bei bestimmten Menschen beginnen Proteine und ihre Neuronen, wenn sie älter werden, fehlgefaltet zu werdenund bilden dann Aggregate außerhalb der Neuronen, unddas heißt Amyloid. Amyloid ist also wirklich Nurklumpen von fehlgefalteten Proteinen, die ein bisschen so aussehen., Und wie Sie sehen können, baut sich Asthisein Amyloid auf, es beginnt die Fähigkeit des Neurons zu stören, Nachrichten zu senden, und dies führtzu Demenz und Gedächtnisverlust. Wenn wir also verstehen können, wie diese Proteine in erster Linie fehlgefaltet werden, dann könnten wir in der Lage sein, eine Heilung fürdiese schwächende Krankheit zu finden. Und um zu verstehen, wieproteine fehlgefaltet werden, müssen wir zuerst verstehen, wieSie richtig gefaltet werden. Also, bevor wir beginnen, Ich will nur eine kurze Überprüfung der Begriffe zu tun. Sie können eine Aminosäure haben, also schreibe ich einfach AA für Aminosäure., Und dann kannst duhaben zwei Aminosäuren, die miteinander verbunden sind durch eine Peptidbindung. Das ist also eine Peptidbindung. Und wenn Sie mehr hinzufügenund mehr Aminosäuren zu dieser Kette vonaminosäuren, beginnen Sie zu bekommen, was Apolypeptid oder viele Peptidbindungen genannt wird. Und jede Aminosäure in diesem Polypeptid wird dann als Rückstand bezeichnet. Und dann bestehen Proteine aus einem oder mehreren Polypeptiden. Und so werde ich die Begriffe Spolypeptid und Protein austauschbar verwenden. Auf der grundlegendsten Ebene haben Sie also eine primäre Struktur., Und Primärstruktur justdescribes die lineare Sequenz von Aminosäuren, undEs wird durch die Peptidbindung bestimmt, die jede Aminosäure verbindet. Wenn ich also mein Amyloidexample von der Alzheimer-Krankheit nehme und dieses Protein den ganzen Weg ausstrecke, dann ist diese lineare Sequenz nur die primäre Struktur. Dann haben wir also eine sekundäre Struktur. Und sekundäre Struktur bezieht sich auf die Art und Weise, wie sich die lineare Abfolge von Aminosäuren auf sich selbst faltet. Das wird durch die Wechselwirkungen bestimmt. Und das wird durch Wasserstoffbrücken bestimmt., Es gibt zwei Motifsor-Muster, mit denen Sie vertraut sein sollten, von denen das erste eine Alpha-Helix genannt wird. Und wenn Sie dieses Polypeptid nehmen und es um sich wickeln würden, in eine spulenartige Struktur, genau wie so, dann hätten Sie die Alpha-Helix. Und die Wasserstoffbindungen laufen auf und ab und stabilisieren diese Struktur. Und ein anderes Motiv oder Muster, mit dem Sie vertraut sein können, ist mit einem Beta-Blatt, unddas sieht einfach so aus. Es sieht eher wie ein Zickzackmuster aus. Und das Beta-Blatt iststabilisiert durch Wasserstoffbrücken, genau wie so., Und wenn Sie die Amino-endsund die Carboxyl-Ends haben, wie so, dann wird dieses Blatt ein paralleles Beta-Blatt genannt. Und dann umgekehrt, wenn du ein einzelnes Polypeptid hast, das sich dann einfach so einwickelt, und du hast das Hydrogenbond, das sich so stabilisiert, dann hast du das Amino-End, das herumkommt und sich mit dem Carboxylend anordnet, und du hast eine Anti-Parallel-Konfiguration. Es gibt eine dritte Ebene Vonproteinstruktur genannt tertiäre Struktur, undtertiäre Struktur bezieht sich nur auf eine Höhereordnung der Faltung innerhalb einer Polypeptidkette., Und so kann man sich das als die vielen verschiedenen Falten innerhalb eines Polypeptids vorstellen, die sich dann wieder übereinander falten. Und so kommt es auf die Gruppeninteraktion an,also auf die Interaktion. Und genau wiesekundäre Struktur, es ist stabilisiertdurch Wasserstoffbrücken, aber Sie haben auch someandere Wechselwirkungen, die ins Spiel kommen, wie van der Waals Wechselwirkungen. Sie haben auch Hydrophobicpacking und auch Disulfidbrückenbildung. Also, wenn wir Hydrophobicpacking nur ein bisschen mehr hier erforschen – sagen wir, wir haben ein foldedup Polypeptid oder Protein., Und dieses Protein wird innerhalb gefundendie wässrige polare Umgebung des Inneren einer Zelle. Wenn wir also Wasser auf der Oberfläche dieses Proteins haben, dann werden wir allof die polaren Gruppen auf der Außenseite finden, die interagierenmit diesem Wasser. Und dann würden Sie im Inneren die unpolaren oder hydrophoben Gruppen finden, die aus dem Wasser gleiten. Disulfidbrücken hingegen beschreiben eine Wechselwirkung, diehat nur zwischen Cystinen. So sind Cystine atype von Aminosäure, die eine spezielle Thiolgruppeals Teil seiner Seitenkette haben., Und diese Thiolgruppe ist ein Schwefelatom, das oxidiert werden kann, undwenn diese Oxidation auftritt, erhalten Sie die Bildung einer kovalenten Bindung zwischen den Schwefelgruppen. Die Bildung voneine Disulfidbrücke geschieht auf dervorder einer Zelle, und Sie neigen dazu, die Bildung von getrennten Thiolgruppen auf derinterior einer Zelle zu sehen. Und das ist, weil dieinterior der Zelle hat Antioxidantien, dieerzeugt eine reduzierende Umgebung. Und da dem Äußeren von Acell diese Antioxidantien fehlen, erhalten Sie eine oxidierende Umgebung., Wenn ich Sie also fragen würde, welche Umwelt die Bildung von Schwefelbrücken begünstigt, würden Sie sagen, dass der extrazelluläre Raum dies tut. Dann gibt es eine Finalebene der Proteinstruktur, und das heißt quaternäre Struktur. Und quaternäre Strukturbeschreibt die Bindung zwischen mehreren Polypeptiden. Die gleichen Wechselwirkungen, diedetertiäre Struktur bestimmen, spielen eine Rolle inkaternäre Struktur. Und so sagen wir, ich habein Polypeptid zusammengeklappt, zwei Polypeptide zusammengeklappt und ein drittes und ein viertes. Die quartäre Struktur wird durch die Wechselwirkungen zwischen diesen vier Polypeptiden beschrieben., Und innerhalb der abgeschlossenen Proteinstruktur, jedes einzelne Polypeptidwird als Untereinheit bezeichnet. Da dieses Proteinhat vier Untereinheiten, es wird Tetramer genannt. Und so, wenn ich zwei Untereinheiten hätte, würde es ein Dimer genannt werden, drei würden ein Trimer genannt werden, und dann wird alles übervier ein Multimer genannt. Der Begriff für ein vollständig zusammengeklapptes Protein wird daher als ordnungsgemäße Bildung eines Proteins bezeichnet. Und um die gewünschte Bestätigung zu erreichenprimarstruktur, Sekundärstruktur, Tertiärstruktur und Quartärstruktur., Und wenn eine dieser Niveaueder Proteinstruktur zusammenbrechen würde,dann fängt man an, Fehlzündungen zu haben, die dann zu einer Reihe von Krankheitszuständen beitragen können.