Das Thermoplasma-Proteasom besteht aus 2 x 7 identischen alpha- (Mr 25,8 kDa) und 2 x 7 identischen beta-Untereinheiten (Mr 22,3 kDa) , die zu einem rotationssymmetrischen Komplex zusammengesetzt sind . Die alpha- und beta-Untereinheiten sind in der Aminosäuresequenz und strukturell zueinander homolog. Die alpha-Untereinheit ist am Aminoterminus um 35 Aminosäuren länger (mit einer zusätzlichen Helix), die beta-Untereinheit verliert beim Zusammenbau ein 8 Aminosäuren langes Propeptid. Der Proteasom-Zylinder ist innen hohl, die proteolytische Aktivität ist im Inneren des Zylinders lokalisiert. In der Aufsicht ist der Eingang zum Inneren zu sehen. Aus den alpha-Untereinheiten ragt in das Innere eine Schlaufe, deren Sequenz Lys-Tyr-Gly-Gly den Durchmesser der Öffnung festlegt . Diese Aminosäuren bilden einen Kranz, der die Öffnung auf 1,3 nm begrenzt (Schnittbild). Die beta-Untereinheit bildet eine ähnliche Engstelle (Tyr-Met, 2,2 nm Durchmesser) . Die Engstellen begrenzen im Inneren drei Kompartimente, die beiden äußeren Vorkammern und die Reaktions-Kammer mit den reaktiven Zentren . Die aktive Aminosäure (Thr1) ragt hier hinein . Wegen der engen Eintrittsöffnungen in den alpha-Ringen können nur denaturierte Proteine abgebaut werden, gefaltete Strukturen passen nicht hindurch. Die Abstände der Aktiven Threonine entsprechen in etwa der Länge der aus dem abgebauten Protein generierten Peptide. Die Struktur der Untereinheiten : Die alpha-Untereinheit des Thermoplasma-Proteasoms (233 Aminosäuren) steht hier als Modell-Typ für die Eigenschaften dieser Protein-Familie. Zentrales Strukturmerkmal ist ein fünfsträngiges beta-Sandwich . Dieses wird flankiert von den Helices 1 und 2 . Auf der anderen Seite liegen die Helices 3 und 4 . Helices 1 und 2 wechselwirken mit benachbarten Untereinheiten aus dem beta-Ring und aus dem alpha-Ring . Die gegenüber der beta-Untereinheit zusätzlichen Aminosäuren bilden teilweise eine Helix , die das beta-Sandwich außen an der Vorkammer des Proteasom-Zylinders verschließt . In diesem Bild sind als weitere Strukturmerkmale Turns zu sehen (blau). Sie werden von je 4 Aminosäuren gebildet, die durch Wasserstoffbrücken fixiert werden. In der beta-Untereinheit (211 Aminosäuren) ist das beta-Sandwich zur Reaktions-Kammer offen . Am Anfang von beta-Strang 1 liegt Thr1, die aktive Aminosäure der Protease . Keine bisher bekannte Protease hat Threonin als aktives Zentrum, Proteasomen bilden daher eine neue Klasse. Der Mechanismus der Proteolyse erfordert außer dem angreifenden Nucleophil (OH-Gruppe des Threonin) eine zweite nicht protonierte nucleophile Gruppe, die zur Initialisierung der Reaktion das Proton des angreifenden Nucleophil übernimmt. Im Proteasom ist das Lysin33, dessen freie Aminogruppe unmittelbar neben Thr1 liegt . Literatur: W Baumeister et al, Biol. Chem. 378 (1997) 121-130 Einleitung Proteasen Inhaltsverzeichnis 7-97 © Rolf Bergmann
Der Proteasom-Zylinder ist innen hohl, die proteolytische Aktivität ist im Inneren des Zylinders lokalisiert. In der Aufsicht ist der Eingang zum Inneren zu sehen. Aus den alpha-Untereinheiten ragt in das Innere eine Schlaufe, deren Sequenz Lys-Tyr-Gly-Gly den Durchmesser der Öffnung festlegt . Diese Aminosäuren bilden einen Kranz, der die Öffnung auf 1,3 nm begrenzt (Schnittbild). Die beta-Untereinheit bildet eine ähnliche Engstelle (Tyr-Met, 2,2 nm Durchmesser) . Die Engstellen begrenzen im Inneren drei Kompartimente, die beiden äußeren Vorkammern und die Reaktions-Kammer mit den reaktiven Zentren . Die aktive Aminosäure (Thr1) ragt hier hinein . Wegen der engen Eintrittsöffnungen in den alpha-Ringen können nur denaturierte Proteine abgebaut werden, gefaltete Strukturen passen nicht hindurch. Die Abstände der Aktiven Threonine entsprechen in etwa der Länge der aus dem abgebauten Protein generierten Peptide. Die Struktur der Untereinheiten : Die alpha-Untereinheit des Thermoplasma-Proteasoms (233 Aminosäuren) steht hier als Modell-Typ für die Eigenschaften dieser Protein-Familie. Zentrales Strukturmerkmal ist ein fünfsträngiges beta-Sandwich . Dieses wird flankiert von den Helices 1 und 2 . Auf der anderen Seite liegen die Helices 3 und 4 . Helices 1 und 2 wechselwirken mit benachbarten Untereinheiten aus dem beta-Ring und aus dem alpha-Ring . Die gegenüber der beta-Untereinheit zusätzlichen Aminosäuren bilden teilweise eine Helix , die das beta-Sandwich außen an der Vorkammer des Proteasom-Zylinders verschließt . In diesem Bild sind als weitere Strukturmerkmale Turns zu sehen (blau). Sie werden von je 4 Aminosäuren gebildet, die durch Wasserstoffbrücken fixiert werden. In der beta-Untereinheit (211 Aminosäuren) ist das beta-Sandwich zur Reaktions-Kammer offen . Am Anfang von beta-Strang 1 liegt Thr1, die aktive Aminosäure der Protease . Keine bisher bekannte Protease hat Threonin als aktives Zentrum, Proteasomen bilden daher eine neue Klasse. Der Mechanismus der Proteolyse erfordert außer dem angreifenden Nucleophil (OH-Gruppe des Threonin) eine zweite nicht protonierte nucleophile Gruppe, die zur Initialisierung der Reaktion das Proton des angreifenden Nucleophil übernimmt. Im Proteasom ist das Lysin33, dessen freie Aminogruppe unmittelbar neben Thr1 liegt . Literatur: W Baumeister et al, Biol. Chem. 378 (1997) 121-130 Einleitung Proteasen Inhaltsverzeichnis 7-97 © Rolf Bergmann
Die Struktur der Untereinheiten :
Die alpha-Untereinheit des Thermoplasma-Proteasoms (233 Aminosäuren) steht hier als Modell-Typ für die Eigenschaften dieser Protein-Familie. Zentrales Strukturmerkmal ist ein fünfsträngiges beta-Sandwich . Dieses wird flankiert von den Helices 1 und 2 . Auf der anderen Seite liegen die Helices 3 und 4 . Helices 1 und 2 wechselwirken mit benachbarten Untereinheiten aus dem beta-Ring und aus dem alpha-Ring . Die gegenüber der beta-Untereinheit zusätzlichen Aminosäuren bilden teilweise eine Helix , die das beta-Sandwich außen an der Vorkammer des Proteasom-Zylinders verschließt . In diesem Bild sind als weitere Strukturmerkmale Turns zu sehen (blau). Sie werden von je 4 Aminosäuren gebildet, die durch Wasserstoffbrücken fixiert werden. In der beta-Untereinheit (211 Aminosäuren) ist das beta-Sandwich zur Reaktions-Kammer offen . Am Anfang von beta-Strang 1 liegt Thr1, die aktive Aminosäure der Protease . Keine bisher bekannte Protease hat Threonin als aktives Zentrum, Proteasomen bilden daher eine neue Klasse. Der Mechanismus der Proteolyse erfordert außer dem angreifenden Nucleophil (OH-Gruppe des Threonin) eine zweite nicht protonierte nucleophile Gruppe, die zur Initialisierung der Reaktion das Proton des angreifenden Nucleophil übernimmt. Im Proteasom ist das Lysin33, dessen freie Aminogruppe unmittelbar neben Thr1 liegt . Literatur: W Baumeister et al, Biol. Chem. 378 (1997) 121-130 Einleitung Proteasen Inhaltsverzeichnis 7-97 © Rolf Bergmann
In der beta-Untereinheit (211 Aminosäuren) ist das beta-Sandwich zur Reaktions-Kammer offen . Am Anfang von beta-Strang 1 liegt Thr1, die aktive Aminosäure der Protease . Keine bisher bekannte Protease hat Threonin als aktives Zentrum, Proteasomen bilden daher eine neue Klasse. Der Mechanismus der Proteolyse erfordert außer dem angreifenden Nucleophil (OH-Gruppe des Threonin) eine zweite nicht protonierte nucleophile Gruppe, die zur Initialisierung der Reaktion das Proton des angreifenden Nucleophil übernimmt. Im Proteasom ist das Lysin33, dessen freie Aminogruppe unmittelbar neben Thr1 liegt . Literatur: W Baumeister et al, Biol. Chem. 378 (1997) 121-130 Einleitung Proteasen Inhaltsverzeichnis 7-97 © Rolf Bergmann
Literatur: W Baumeister et al, Biol. Chem. 378 (1997) 121-130
