Warum hängt die Proteinfaltung nicht von der Reihenfolge ab, in der es synthetisiert wird?

Wie kann es sein, dass die Form, in die das Protein gefaltet ist, nichts mit der Aminosäuresequenz zu tun hat, aus der dieses Protein besteht?

Das Zitat des Forschers besagt, dass die Form nicht mit der Syntheserichtung zusammenhängt (N-> C eher als C-> N). Es impliziert, dass alles , was zählt, die Aminosäuresequenz ist, aus der das Protein besteht, und dass die Proteinfaltung eher durch thermodynamische Stabilität als durch Kinetik angetrieben wird.

Falls ich ein Spiegelbild eines Proteins betrachte, würde es sich gleich falten?

Ja, wenn Sie ein exaktes Spiegelbild eines Proteins allein in Lösung hätten, würde es die gleiche Faltung annehmen, aber gespiegelt. Die N- und C-Termini würden sich auf denselben Aminosäuren befinden, aber alle Aminosäuren wären eher D- als L-Chiralität. Dieses Molekül würde im Allgemeinen nicht in der Biologie gefunden werden, da das Leben typischerweise L-Aminosäuren verwendet. Es würde ein anderes enzymatisches Verhalten gegenüber chiralen Molekülen aufweisen.

Wenn ich zum Beispiel die Sequenzen betrachte: ser-gly-ala-glu-pro-asp und asp-pro-glu-ala-gly-ser, werden sie beide gleich falten? (Ich denke, das sind D-Protein und sein L-Protein-Gegenstück)

Das sind keine Spiegelbilder, das sind ganz andere Moleküle. Sie sind keine chiralen Gegenstücke (L und D). Im Allgemeinen würden sie sich nicht zu derselben Struktur falten, da die CO- und N-Gruppen im Rückgrat umgedreht werden, siehe mehr auf reddit . Dies ist jedoch ein Forschungsthema und es wurden einige reversible Sequenzen gefunden, siehe Zhang2016 und Mittl2000 .

Auf einer tieferen Ebene ist die Behauptung des Forschers, dass die Syntheserichtung (und damit die Synthese im Allgemeinen) unwichtig ist, nicht eindeutig. Für designte Proteine ​​mag das stimmen, aber diese sind klein und hyperstabil. Bei größeren Proteinen und Proteinkomplexen spielt die Kinetik eine größere Rolle, und Chaperone können verwendet werden, um eine wachsende Kette zu schützen, wenn sie sich vom Ribosom löst. Siehe beispielsweise die Diskussion in Sorokina2018 und Deane2007 .

Ich vermute, dass der Autor etwas anderes gemeint hat. Es spielt nicht nur keine Rolle, ob ein Protein vom N- oder C-Terminus synthetisiert wird, es ist für das Endergebnis der Faltung auch nicht wichtig, dass die Synthese überhaupt graduell erfolgt.

Beim De-novo -Design von Proteinen modellieren sie die Faltung am Computer. Das allmähliche Hinzufügen von Aminosäureresten zum Protein ist nicht Teil dieser Modelle, die Berechnungen werden auf einmal an der gesamten Sequenz durchgeführt. Wenn die entworfenen Proteine ​​jedoch auf Ribosomen synthetisiert werden, falten sie sich korrekt. Die Tatsache, dass die Proteine ​​Schritt für Schritt aufgebaut werden, sollte also keinen großen Einfluss darauf haben, wie sie gefaltet werden. Solange ein Zustand mit ausreichend niedriger freier Energie vorhanden ist, wird dieser erreicht.

Außerdem sind N-ser-gly-ala-glu-pro-asp-Cund N-asp-pro-glu-ala-gly-ser-Cnicht genau die Spiegelbilder voneinander. Sie haben nur endständige Amino- und Carboxylgruppen vertauscht. Ich kann mir vorstellen, dass dies das Falten ein wenig beeinflussen kann.

Zusätzlich zu dem, was bereits gesagt wurde, möchte ich etwas Subtileres erwähnen. Was andere Leute hier kommentiert haben, handelt von einem alten 'Dogma' von Christian Anfinsen , das postuliert, dass alles, was zählt, die Reihenfolge der Aminosäuren + die Mikroumgebung (pH, Temperatur usw.) ist.

Ich denke jedoch, dass Sie zwei andere Schichten biochemischer Komplexität verwechseln könnten. Eins, L- versus D-Aminosäuren. Wenn die gesamte Maschinerie der Proteinsynthese (einschließlich des Ribosoms und der Boten-RNA!) perfekt spiegelnd wäre (dh D-Aminosäuren und L-Zucker und die entsprechende RNA-Sequenz) und alles andere gleich wäre, dann wäre die Faltung zu erwarten gleich sein (obwohl dies in der Praxis ein neues Gebiet der Molekulartechnik ist , das nicht so weit fortgeschritten ist). Tatsächlich ist nicht klar, warum wir eine bestimmte chirale Form von Zuckern und Aminosäuren haben, und könnte genauso gut ein Zufall der Evolution sein.

Die zweite Sache, die Ihre Frage verwirren könnte, ist die Reihenfolge, in der eine bestimmte Aminosäure zu einem neu synthetisierten Protein hinzugefügt wird . Auch wenn die vorherigen Antworten dies als unwichtig abzutun scheinen; es ist in der Tat sehr wichtig . Aminosäuren am Anfang einer Proteinkette werden gefaltet, sobald sie das Ribosom verlassen . Daher ist dies ein ziemlich wichtiger Prozess, da Proteine ​​nicht nur darauf warten, vollständig synthetisiert zu werden, bis die Faltung beginnt: Sie interagieren ständig mit der Umgebung ( einschließlich Chaperone! ), sodass die Faltung auch von der Reihenfolge abhängt Synthese .

Das Zitat ist, dass die Proteinstruktur im Allgemeinen thermodynamisch getrieben und nicht kinetisch getrieben wird. Die Strukturen wären anders, wenn Sie ein Spiegelbild der Sequenz nehmen würden, die Sie gezeigt haben, da die Aminosäuren am n- und c-Terminus unterschiedlich sind, ebenso wie die Orientierung aller anderen Aminosäuren. Wenn das Ribosom jedoch in der Lage wäre, in Richtung vom c- zum n-Terminus statt vom n- zum c-Terminus zu translatieren, dann wäre die Struktur des gebildeten Proteins dieselbe, darauf zielt das Zitat ab. Dies liegt daran, dass, wie ich schon sagte, die Proteinfaltung typischerweise thermodynamisch angetrieben wird, obwohl einige Aminosäuren zuerst aus dem Ribosom kommen und eine Struktur bilden (die kinetische Struktur, da diese Aminosäuren zuerst kamen), wird die Struktur mit der niedrigsten freien Energie gebildet.