- Protein-Protein-Interaktion
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Eine Protein-Protein-Interaktion ist eine Wechselwirkung zwischen zwei oder mehreren Proteinen. Sie beruhen überwiegend auf nicht-kovalenten Wechselwirkungen, wie Van-der-Waals-Kräften und Wasserstoffbrückenbindungen sowie elektrostatischen Wechselwirkungen der Aminosäurereste oberflächennaher Proteindomänen zwischen den beteiligten Proteinen. Protein-Protein-Interaktionen spielen eine Schlüsselrolle bei praktisch allen biologischen Prozessen, an denen Proteine beteiligt sind. Dazu zählen insbesondere Signaltransduktionsprozesse, Transportfunktionen und das Zytoskelett. Daher sind Protein-Protein-Interaktionen Gegenstand der Forschung für viele Bereiche der Biowissenschaften. Die Gesamtheit der Protein-Protein-Interaktionen, welche im menschlichen Organismus ein Netzwerk von etwa 650.000 Wechselwirkungen bilden,[1] wird im Allgemeinen auch als Interaktom bezeichnet.
Methoden zur Aufklärung von Protein-Protein-Interaktionen
Protein-Protein-Interaktionen können experimentell mit Hilfe biochemischer und biophysikalischer Methoden untersucht werden. Dazu zählen unter anderem:
- das Hefe-Zwei-Hybrid-System, ein molekularbiologisches Verfahren unter Verwendung von Fusionsproteinen, die nach Interaktion einen funktionstüchtigen Transkriptionsfaktor in Hefezellen bilden
- das Bakterielle Zwei-Hybrid-System, einem Pendant des Hefe-Zwei-Hybrid-Systems unter Verwendung von Bakterien
- das Phagendisplay, ein biotechnologisches Screeningverfahren, bei dem Proteine auf der Oberfläche von Bakteriophagen exprimiert werden und deren codierende cDNA nach Interaktion identifiziert werden kann
- der Förster-Resonanzenergietransfer, ein analytisch genutztes physikalisches Phänomen, bei dem Farbstoff-konjugierte Proteine einen Energietransfer bei einer Interaktion zeigen
- die Affinitätschromatographie, einem chromatographischen Trennverfahren unter Verwendung einer Protein-konjugierten stationären Phase zur Isolierung interagierender Proteine in der mobilen Phase
- die Affinitätselektrophorese, einem der Affinitätschromatographie ähnlichen elektrophoretischen Verfahren
- die Bimolekulare Fluoreszenzkomplementation, einem biochemisch-biophysikalischen Verfahren, das auf einer Komplementation zweier Fragmente des grün fluoreszierenden Proteins nach Interaktion mit den konjugierten Proteinen beruht
- die Ko-Immunpräzipitation, eine immunologische Methode, die auf einer Fällung und anschließenden Analyse von Proteinkomplexen beruht
- die Vernetzung (Chemie) (eng. cross-link), ein chemisches Verfahren zur Fixierung von interagierenden Proteinen zur späteren Analyse, kann auch in vivo unter Benutzung photo-reaktiver Aminosäureanalogon erfolgen, die während der Expression in die Proteine eingebaut werden
- die Oberflächenplasmonenresonanz-Spektroskopie, ein quantitatives physikalisches Verfahren, das auf einer Detektion der Änderung der Schichtdicke der gebundenen Proteine nach einer Interaktion beruht
- die Radioligand-Bindung, ein quantitatives biochemischen Verfahren, das auf einer Strahlungsmessung eines mobilen radioaktiv markierten Proteinliganden nach Interaktion mit einem immobilisierten Protein beruht
Darüber hinaus ist mit Hilfe theoretischer, computergestützter Verfahren die Voraussage von Protein-Protein-Interaktionen möglich.
Einzelnachweise
- ↑ Stumpf M, Thorne T, et al.: Estimating the size of the human interactome. In: PNAS. 105, Nr. 19, 2008, S. 6959.
Literatur
- Adams, Peter; Golemis, Erica: Protein-protein interactions: a molecular cloning manual. Plainview, N.Y: Cold Spring Harbor Laboratory Press 2005, ISBN 0-87969-723-7
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