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  • Sekundärstruktur • Konformation der Peptidketten– Faltblatt (β-Faltblatt)– Helix (α-Helix: 3,6 AS-Reste pro Windung)– Loops• ⇒ durch Ausbildung von Wasserstoff Brückenbindungen
  • • Starke Helix-Bildner – Glu, Ala, Leu, Met
  • • Schwache Helix-Bildner – Ile, Lys, Gln, Trp, Val, Phe
  • • Schwache Helix-Brecher – Asn, Tyr
  • • Starke Helix-Brecher – Gly, Pro
  • • Starke Faltblatt-Bildner – Tyr, Val, Ile
  • Schwache Faltblatt-Bildner – Cys, Met, Phe, Gln, Leu, Thr, Trp
  • • Schwache Faltblatt-Brecher – Ser, Gly, Lys
  • • Starke Faltblatt-Brecher – Glu, Pro, Asp
  • Tertiärstruktur • Ordnungsprinzipien– . α-Helix, β-Faltblatt, Loops• Wechselwirkungen der AS-Seitenketten  – Wasserstoff-Brückenbindungen  – Disulfid-Brücken  – Ionenbeziehungen  – Hydrophobe Bindungen
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  • Quartärstruktur • ein Protein kann sich auch aus mehreren Aminosäuresträngen zusammensetzen• Bildung von Untereinheiten• Beispiele:– Hämoglobin: 2 α- und 2-β-Hämoglobinstränge– Ribosom, Proteasom, ...
  • Proteine Eigenschaften • Chemische Grundstruktur• Größe• Säure/Base-Eigenschaften• Biologische Aktivität• Verfügbare Menge• Stabilität
  • Proteine: Größe Konsequenzen • Probleme bei Isolierung und Reinigung nehmenmit der Molekülgröße zu• ⇒ Moleküle werden ähnlicher• ⇒ Moleküle schwieriger voneinander zu trennen• ⇒ Moleküle schwieriger in Lösung zu bringen Es gibt keine effizienten Trennverfahrenfür Moleküle mit MW > 150 kDa
  • Proteine: Säure/Basen-Eigenschaften Konsequenzen • Eröffnung zusätzlicher Trennmöglichkeiten ⇒ Elektrophorese
  • Proteine: Biologische Eigenschaften Konsequenzen • Identifizierung [und Quantifizierung(Überprüfung der Reinheit!)] oft erst auf Grundder biologischen Aktivität• ⇒ Biologische Aktivität muß erhalten bleiben• “Denaturierung”, “Renaturierung”
  • Proteine: Stabilität Konsequenzen • Beeinträchtigung der Stabilität durch:– Einfluß von Proteasen bei der Isolierung (⇒ Zusatz von Enzyminhibitoren)– Bildung von (unlöslichen) Aggregaten (⇒ Irreversibler Verlust der biologischen Aktivität)
  • Gewinnung von Peptiden Aktuelle Konkurrenzsituation • Isolierung aus natürlichen Quellen (z.B. tierische Organe, pflanzliches Material, ...)• Fermentation - Isolierung aus lebenden Organismen• Produktion in Organismen via rekombinante DNA-Technik• Chemische Synthese
  • Evolution rekombinant hergestellter Wirkstoffe Wirkstoffe der 1. Generation: „Simplifizierte“ Stukturaufgrund technologischer Beschränkungen Wirkstoffe der 2. Generation: „Originalstruktur“ Wirkstoffe der 3. Generation: gegenüber demnatürlichen Vorbild verbessert Wirkstoffe der 4. Generation: Neue Wirkstoffe(z.B.: Monoklonale Antikörper)
  • Strukturunterschiede in Abhängigkeit vom Wirtsorganismus • Disulfidbrücken– für die biologische Wirkung essentiell– Prokaryonten• Ausbildung von Disulfidbrücken extrazellulär• bei gramneg. Bakterien: im Periplasma– Eukaryonten• im endoplasmatischen Retikulum (nicht imreduzierenden Cytoplasma) • Glykosylierung ⇒ Glykoproteine– Prokaryonten• keine Glykosylierung– Eukaryonten• im endoplasmatischen Retikulum (nicht imreduzierenden Cytoplasma)