Die Konstruktion von neuen Proteinen und Enzymen ‐ eine Zukunftsperspektive?

In der Natur ist von der fast unendlichen Zahl möglicher Proteine nur eine verschwindend kleine Zahl realisiert. Läßt sich das verbleibende Potential an struktureller und funktioneller Vielfalt zur Konstruktion von neuen Proteinen ausnutzen? Steht gar eine „zweite Evolution” von Proteinen und Enzymen bevor? Diese Fragen sind aktuell geworden, seit die DNA‐Rekombinationstechnik die Möglichkeit bietet, jede beliebige Aminosäuresequenz aufzubauen. Am Beispiel von Enzymmodellen wird deutlich, daß die außergewöhnlichen katalytischen Eigenschaften von Enzymen an die Anwesenheit spezifisch gefalteter Polypeptidketten mit komplexer dreidimensionaler Gestalt gebunden sind. Entscheidend auf dem Weg zu Künstlichen Proteinen ist die Frage: Wie findet man Aminosäuresequenzen, die zur Faltung in eine Tertiärstruktur befähigt sind? ‐ Neuere Erkenntnisse über Topologie und Faltungsmechanismus haben wesentliche Einblicke in das Zustandekommen und die Gesetzmäßigkeiten der dreidimensionalen Architektur von Proteinen erbracht. Offensichtlich nehmen Sekundärstrukturen im Faltungsprozeß eine Schlüsselstellung ein: Helices und β‐Strukturen dirigieren als Nucleationszentren den Faltungsweg und sind Ursache für die überraschend kleine Zahl unterschiedlicher Faltungstopologien. Die Sekundärstrukturbildung läßt sich durch Konformationsstudien an Modellpeptiden direkt untersuchen: Bereits heute gelingt es, Oligopeptide mit maßgeschneiderten physikochemischen, strukturellen und konformativen Eigenschaften zu konzipieren. Damit sind die theoretischen und experimentellen Grundlagen für den Aufbau von Polypeptiden mit stabiler Tertiärstruktur geschaffen; der Weg zu Makromolekülen mit einer unermeßlichen Vielfalt neuartiger Eigenschaften ist frei.