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Proteine erfüllen eine Vielzahl mechanischer Funktionen, darunter solche, die Zellbewegungen und Muskelkontraktionen sowie den Transport von Molekülen zwischen verschiedenen Orten innerhalb und außerhalb einer Zelle erzeugen.
Mechanische Proteinfunktionen werden durch die Umwandlung von chemischer Energie in mechanische Arbeit durch Konformationsänderungen in der Proteinstruktur angetrieben.
Innerhalb einer Proteindomäne können einfache chemische Veränderungen, wie die Hydrolyse von gebundenen Molekülen wie ATP oder GTP, zu Konformationsänderungen führen, die viel größere Bewegungen im Protein erzeugen.
Die ATP-Hydrolyse treibt das Motorprotein Myosin an, das als Hebel wirkt, Aktinfilamente zieht und die Muskeln zusammenzieht. Helikasen, die DNA während der Replikation und Transkription abwickeln, verwenden ATP auch, um Wasserstoffbrückenbindungen aufzubrechen und sich entlang des DNA-Strangs zu bewegen.
Im Ribosom arbeiten viele Proteine als Maschine zusammen, um neue Proteine zu synthetisieren. Die GTP-Hydrolyse ermöglicht es dem Elongationsfaktor EF-Tu, ein tRNA-Molekül auf das Ribosom zu übertragen, so dass er dem wachsenden Proteinstrang eine Aminosäure hinzufügen kann.
tRNA ist mit EF-Tu assoziiert, wenn GTP gebunden ist. Wenn GTP zu GDP hydrolysiert wird, führt die Freisetzung der Phosphatgruppe zu einer kleinen Konformationsänderung in und in der Nähe der Nukleotidbindungsstelle.
Diese kleine Verschiebung führt dazu, dass eine α Helix, die sich an der Grenzfläche der GTPase-Domäne befindet, und die beiden anderen Domänen ihre Positionen ändern. Die Bewegung dieser Helix bewirkt, dass zwei Domänen aufschwingen, um die gebundene tRNA freizusetzen.
Proteine erfüllen viele mechanische Funktionen in einer Zelle. Diese Proteine können in zwei allgemeine Kategorien eingeteilt werden - Proteine, die m…
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