Biochemie und analytische Biochemie

Abstrakt

Ein effizient faltbares, rein symmetrisches, de novo entworfenes Protein

Michael Blaber

Viele globuläre Proteinfaltungen weisen eine Form von Rotationssymmetrie auf – das bekannteste Beispiel ist das TIM-Fass (mit 8-facher Rotationssymmetrie eines sich wiederholenden Beta-Strangs/Turn/Alpha-Helix/Turn-Motivs). Diese Art gemeinsamer Symmetrie in Proteinen war bereits in den frühesten Tagen der Röntgenstrukturstudien erkennbar und führte zu der Hypothese, dass Genduplikation und -fusion der zugrundeliegende Evolutionsmechanismus waren. Während jedoch eine solche Symmetrie auf der 3°-Strukturebene erkennbar ist, fehlt jede 1°-Struktursymmetrie beim Vergleich sich wiederholender Strukturmotive oft weitgehend. Solche Sequenzanalysen, zusammen mit theoretischen Überlegungen zur Faltungsfrustration bei exakten sich wiederholenden Motiven sowie nativ unstrukturierten Eigenschaften für Peptide mit reduzierter Sequenzkomplexität (wie sie bei exakten sich wiederholenden Motiven auftritt), führten zu einem Paradigma, dass Proteine, die mit exakter Symmetrie entworfen wurden, wahrscheinlich nicht effizient gefaltet werden. Angesichts der Tatsache, dass exakte Symmetrie das dem Proteindesign inhärente Problem der kombinatorischen Explosion erheblich reduzieren und solche Probleme von unlösbaren zu rechnerisch lösbaren Problemen machen kann, stieß die Demonstration der effizienten Faltung für rein symmetrische, von Grund auf neu entworfene Proteine ​​auf beträchtliches Interesse.