Proteinfaltung und Proteinassoziation

Die Biosynthese von Proteinen führt zu linearen Kettenmolekülen mit streng definierter Reihenfolge der Aminosäurebausteine. Diese ist aufgrund des genetischen Codes auf der Ebene der Nucleinsäure durch die Nucleotidsequenz des zugehörigen Gens festgelegt. Denaturierungs‐Renaturierungs‐Experimente legen die These nahe, die in der Polypeptidkette vorgegebene eindimensionale Information determiniere die dreidimensionale Struktur vollständig. Demnach sollte ein „Faltungscode” existieren, der das spontane Zustandekommen der thermodynamisch stabilen „nativen” Struktur bestimmt. Der Prozeß der Faltung (in vivo wie in vitro) ist trotz der astronomisch großen Zahl möglicher Konformationen ein schneller Vorgang. Der Faltungsmechanismus muß daher kinetisch kontrolliert sein. Die Frage, ob die native Struktur letztlich ein „lokales” oder das „globale” Minimum der Energiehyperfläche besetzt, bleibt offen. Oberhalb einer kritischen Molekülgröße liegen Proteine als Molekülassoziate vor. Die Einheitlichkeit der „Quartärstruktur” setzt eine enge Korrelation von Faltung und Assoziation sowie Spezifität voraus; beides wird durch Rekonstitutionsexperimente in vitro bestätigt.