Stabilität von Proteinen Physiologische Stressbedingungen - extreme Temperaturen (-5 - 115°C) - hydrostatischer Druck (> 1200 bar) - hohe Salzkonzentrationen (> 4 M NaCl) - extreme pH Werte (-1 < pH < 12) Anpassung des Organismus - Ausschließen des Faktors (z.B. Kompartimentierung) - Neutralisierung des Faktors (z.B. Synthese osmotischer Substanzen) - Toleranz (Adaptation) Anpassung auf molekularer Ebene - Thermophilie, Psychrophilie - Barophilie - Halophilie - Acidophilie
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Stabilität von Proteinen - bc.biochemtech.uni-halle.debc.biochemtech.uni-halle.de/lehre/struct/03-stabilitaet.pdf · Denaturierter Zustand von Proteinen Tanford (1968): alle Strukturen,
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Problem: nichtlineare Abhängigkeit von dGT und Temperatur ==> keine einfache Extrapolation auf 20 (25) °C (Standardbedingung)
T
Thermische Denaturierung von Proteinen
°C
kcal
/mol
°C °C
ΔG = ΔH - TΔS
°C
kcal
/mol
ΔG = Gnative - Gunf
Thermische Denaturierung - Auswertung Berechnung von ΔGT wie bei Gdm-Übergang,
aber keine einfache Extrapolation auf 25°C, da Enthalpie und Entropie nicht linear von T abhängen
Berechnung von ΔG bei T nach:
ΔG(T) = ΔHm(1-T/Tm) - ΔCp[(Tm - T) + T ln(T/Tm)]
erforderliche experimentelle Größen: Tm ΔHm ΔCp
1) Tm aus Auftragung von ΔG gegen T bekannt ( ΔG(Tm) = 0 )
2) Berechnung von ΔHm : ΔG(Tm) = 0 = ΔHm - TΔSm Auftragung ΔG gegen T Steigung in Tm entspricht ΔSm und ΔHm = TmΔSm
3) Berechnung von ΔCp : d(ΔH) / d(T) = ΔCp Messung des Wertepaares ΔHm und Tm bei verschiedenen Bedingungen (z.B. pH) (Näherung: ΔCp = 12 cal/mol/deg/residue (Protein 100 aa -> 1200 cal/mol/deg )
Thermische Denaturierung - Auswertung -
Detaillierte Protokolle zu finden in:
Pace and Scholz Measuring the conformational stability of a protein in: Protein Structure, a practical approach 2nd edition, ed.: T.E. Creighton; IRL Press, Oxford pp. 299-321