Lesenswert: The Protein Chart

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In diesem Jahr feiert die Welt den 150. Geburtstag des Periodensystems der Elemente, welches erstmals im Februar 1869 von dem russischen Chemiker Dmitri Mendelejew zu Papier gebracht wurde. Lässt sich diese geniale Idee, die chemischen Elemente nach ihren gemeinsamen Eigenschaften und nach aufsteigender Masse zu ordnen, auch auf die Bausteine der biologischen Materie anwenden? Dieser Frage sind Richard Charles Garratt und Christine Orengo auf den Grund gegangen, zwei ausgewiesene Experten für Proteinstrukturen, die maßgeblich am Aufbau der CATH-Proteinstrukturdatenbank mitgewirkt haben.

Proteine sind zwar deutlich komplexer aufgebaut als die aus Atomkern und Elektronenhülle bestehenden chemischen Elemente, aber es lassen sich auch hier einige erstaunliche Gemeinsamkeiten finden, vor allem wenn man auf die Ebene der strukturellen Domänen blickt, von denen jedes „normale“ Protein über mindestens eine verfügt. In Analogie zu den 92 natürlich vorkommenden Elementen konnten Garratt und Orengo 86 strukturelle Domänen definieren, die zusammen für einen Großteil der bekannten Proteinstrukturen verantwortlich sind. Diese lassen sich in 26 Domänengruppen ordnen, welche gewissermaßen den Haupt- und Nebengruppen im Periodensystem der Elemente entsprechen. Innerhalb jeder Domänengruppe lassen sich die Domänen nach aufsteigender Größe und Komplexität ordnen, z. B. von einem vierblättrigen Propeller bis hin zu einem achtblättrigen Propeller. So entstand eine Art Periodensystem der Proteinstrukturen, welches unter der Bezeichnung „The Protein Chart“ bei Wiley-VCH erschienen ist.

Lässt sich aus einer strukturellen Ähnlichkeit auch eine ähnliche Funktion ableiten? Um dieser entscheidenden Frage auf den Grund zu gehen, enthält die „Protein Chart“ auch Angaben zur Funktion der Proteine, die die gezeigten Domänen enthalten. Es zeigt sich, dass einige Domänen fast ausschließlich eine einzige Funktion erfüllen, z. B. die eines Bindeproteins oder eines Strukturproteins. Andere Domänen wiederum sind funktionell deutlich vielseitiger und finden sich in Proteinen mit den unterschiedlichsten Funktionen.
Robert Huber, Nobelpreisträger und einer der Gründerväter der Strukturbiologie in Deutschland, hält das Protein-Periodensystem von Garratt und Orengo für „das ideale Werkzeug, um die Prinzipien der Proteinstruktur zu verstehen und zu vermitteln“.
Probieren Sie es aus!
 

Garratt, R.

C. / Orengo, C. A.
The Protein Chart
2007

 

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