Peptidyl-Prolyl-cis-trans-Isomerasen

Katalysiertes Gleichgewicht. Ohne enzymatische Katalyse findet die Rotation um die blau markierte Bindungsachse nur langsam statt.

Peptidyl-Prolyl-cis-trans-Isomerasen (auch PPIasen oder PPI) sind Enzyme, die in allen Lebewesen vorkommen. Sie katalysieren die Bindungsachsenrotation von Amid-Bindungen in Proteinen, an denen die Aminosäure Prolin beteiligt ist. Diese Reaktion ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt bei der Proteinfaltung. Beim Mensch sind mindestens 33 verschiedene PPIasen bekannt, von denen bereits mehrere das Target pharmazeutischer Wirkstoffe sind.^[2]

PPIasen werden in drei Klassen eingeteilt: Cyclophiline, FK506-bindende Proteine und Parvuline.^[3]

Proteinfaltung

Amidbindungen in Peptiden bzw. Proteinen können in den meisten Fällen frei und schnell rotieren, eine Ausnahme sind Bindungen zwischen dem N-Terminus von Prolin und dem C-Terminus einer anderen Aminosäure. Diese Bindung kann sowohl in der trans- als auch in der cis-Konfiguration vorliegen, ein Wechsel zwischen beiden Konfigurationen findet nur langsam statt. Dies hängt mit der cyclischen Struktur des Prolin-Moleküls zusammen, bei der die Aminogruppe neben dem zentralen C-Atom (α-C-Atom) auch mit der Seitenkette der Aminosäure verbunden ist, was bei keiner weiteren proteinogenen Aminosäure der Fall ist.

Die spezifische Proteinfaltung (Ausbildung der dreidimensionalen Struktur) von solchen Proteinen, die unter anderem von den räumlichen Strukturen der einzelnen Bindungen abhängt, kann daher nicht selbstständig spontan ablaufen. Die Peptidyl-Prolyl-cis-trans-Isomerasen wirken hier als Faltungshelfer (sie gehören zu den Chaperonen). Die Enzyme sind in der Lage, zwischen der cis- und der trans-Konfiguration der jeweiligen Peptidbindung zu schalten, sodass sich das Protein korrekt falten und erst dann seine Funktion erfüllen kann. Dabei können sowohl cis- als auch trans-Konfigurationen entstehen.^[4]

Einzelnachweise