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Eine '''Protein-Protein-Interaktion''' ist eine Wechselwirkung zwischen zwei oder mehreren [[Proteine]]n. Sie beruht überwiegend auf nicht-[[kovalent]]en Wechselwirkungen, wie [[Van-der-Waals-Kräfte]]n und [[Wasserstoffbrückenbindung]]en, [[Elektrostatik|elektrostatischen Wechselwirkungen]] und [[Hydrophober Effekt|hydrophoben Effekten]] der [[Aminosäure]]reste oberflächennaher [[Proteindomäne]]n zwischen den beteiligten Proteinen.

== Eigenschaften ==
Protein-Protein-Interaktionen spielen eine Schlüsselrolle bei praktisch allen biologischen Prozessen, an denen Proteine beteiligt sind. Dazu zählen insbesondere [[Signaltransduktion]]sprozesse, [[Transport (Biologie)|Transportfunktionen]] und das [[Zytoskelett]]. Daher sind Protein-Protein-Interaktionen Gegenstand der Forschung für viele Bereiche der [[Biowissenschaften]]. Die Gesamtheit der Protein-Protein-Interaktionen, welche im menschlichen Organismus ein Netzwerk von etwa 650.000 Wechselwirkungen bilden,<ref>{{cite journal |author=Stumpf M, Thorne T, ''et al.'' |year=2008 |url=http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/105/19/6959?etoc |title=Estimating the size of the human interactome |journal=PNAS |volume=105 |issue=19 |pages=6959 |language=en}}</ref> wird im Allgemeinen auch als [[Interaktom]] bezeichnet und ist in Datenbanken wie [[KEGG]] und [[Reactome]] registriert. Besonders viele Interaktionen weisen Proteine in [[Proteinkomplex]]en und [[Adapterprotein]]e auf. Analog definierte Interaktionen sind z. B. [[Protein-Lipid-Interaktion]]en, [[Protein-RNA-Interaktion]]en und [[Protein-DNA-Interaktion]]en.

== Liste von Methoden zur Aufklärung von Protein-Protein-Interaktionen ==
Protein-Protein-Interaktionen können im Zuge einer [[Proteincharakterisierung]] experimentell mit Hilfe biochemischer und biophysikalischer Methoden untersucht werden. Dazu zählen unter anderem:

* das [[Hefe-Zwei-Hybrid-System]] und das [[Bakterielles Zwei-Hybrid-System|bakterielle Zwei-Hybrid-System]], zwei molekularbiologische Verfahren unter Verwendung von Fusionsproteinen, die nach Interaktion einen funktionstüchtigen Transkriptionsfaktor in Zellen bilden
* das [[Molekulares Display|molekulare Display]], z. B. das [[Phagendisplay]] oder das [[Hefe-Display]], ist ein Screeningverfahren, bei dem Proteine auf der Oberfläche von Bakteriophagen exprimiert werden und deren codierende cDNA nach Interaktion identifiziert werden kann
* der [[Förster-Resonanzenergietransfer]] und der [[Biolumineszenz-Resonanzenergietransfer]], basiert auf einem physikalischen Phänomen, bei dem Farbstoff-konjugierte Proteine einen Energietransfer bei einer Interaktion zeigen
* die [[bimolekulare Fluoreszenzkomplementation]], einem biochemisch-biophysikalischen Verfahren, das auf einer Vereinigung zweier zuvor getrennter Fragmente des [[Grün fluoreszierendes Protein|grün fluoreszierenden Proteins]] nach Interaktion mit den konjugierten Proteinen beruht, analog die Enzymfragment-Komplementation
* die [[Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie]] und die [[Fluoreszenz-Lebenszeit-Korrelations-Spektroskopie]]
* der [[Scintillation proximity assay]], bei dem eine [[Szintillation (Strahlungsphysik)|Szintillation]] nach Bindung eines radioaktiv markierten Protein verstärkt wird.
* die [[Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie]] (SPR, eng. ''surface plasmon resonance''), ein quantitatives physikalisches Verfahren, das auf einer Detektion der Änderung der Schichtdicke der gebundenen Proteine nach einer Interaktion beruht
* die [[Bio-Layer-Interferometrie]] misst die veränderte Interferenz bei Zugabe eines Proteins auf eine Schicht eines anderen Proteins
* die [[NMR-Spektroskopie]], ein Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Struktur eines Proteins
* [[Ligandenbindungstest]] wie z. B. die [[Radioligand]]-Bindung im [[Filterbindungstest]], ein quantitatives biochemisches Verfahren, das auf einer Strahlungsmessung eines mobilen radioaktiv markierten Proteinliganden nach Interaktion mit einem immobilisierten Protein beruht
* der [[Alanin-Scan]], mehrere gezielte [[Mutagenese]]n zur Identifikation der zur Bindung notwendigen [[Aminosäuren]]
* die [[Vernetzung (Chemie)|Quervernetzung]], ein chemisches Verfahren zur Fixierung von interagierenden Proteinen zur späteren Analyse, kann auch in vivo unter Benutzung photo-reaktiver Aminosäureanaloga erfolgen, die während der Expression in die Proteine eingebaut werden, meist kombiniert mit einem [[Western Blot]] oder [[MALDI-TOF]].
* das [[Isopeptag]] vernetzt benachbarte Proteine enzymatisch.
* der [[Label-Transfer]] überträgt ein Signal von einem Molekül auf ein anderes Bindendes.
* die [[Affinitätschromatographie]], einem [[Chromatographie|chromatographischen Trennverfahren]] unter Verwendung einer Protein-konjugierten stationären Phase zur Isolierung interagierender Proteine in der mobilen Phase
* die [[Affinitätselektrophorese]], einem der Affinitätschromatographie ähnlichen elektrophoretischen Verfahren
* [[Pulldown-Assay]]s wie z. B. die [[Ko-Immunpräzipitation]] oder [[SPINE (Molekularbiologie)|SPINE]] (Strep-protein interaction experiment), Methoden, die auf einer Fällung und anschließenden Analyse von Proteinkomplexen beruht
* [[Quantitative immunoprecipitation combined with knock-down]] (QUICK)<ref name="PMID23051728">S. Schmollinger, D. Strenkert, V. Offeddu, A. Nordhues, F. Sommer, M. Schroda: ''A protocol for the identification of protein-protein interactions based on 15N metabolic labeling, immunoprecipitation, quantitative mass spectrometry and affinity modulation.'' In: ''Journal of visualized experiments : JoVE.'' Nummer 67, 2012, {{DOI|10.3791/4083}}, PMID 23051728, {{PMC|3490270}}.</ref>
* [[Native Gelelektrophorese]]n zeigen bei Interaktion von Proteinen deren verändertes Laufverhalten in der Gelelektrophorese.
* der [[Far-Western-Blot]] verwendet nach einer Inkubation eines Western Blots mit dem Interaktionspartner diesen als Ziel einer [[Immunfärbung]]
* [[Proximity Ligation Assay]]
* [[Protein-fragment complementation assay]]s wie das [[Split-TEV]], analog zur bimolekularen Fluoreszenzkomplementation, jedoch mit zwei Enzymhälften anstatt zwei Fluorophorhälften.
* [[Thermal Shift Assay]], Messung der veränderten Denaturierungstemperatur bei gebundenen Liganden
* [[Microscale Thermophoresis]]
* [[Isotherme Titrationskalorimetrie]]
* BioID ''(''engl. ''proximity-dependent biotin identification'') beruht auf der Expression eines Fusionsproteins mit einer unspezifischen [[Biotin]]-Protein-Ligase gefolgt vom Nachweis der biotinylierten Proteine<ref name="PMID22412018">K. J. Roux, D. I. Kim, M. Raida, B. Burke: ''A promiscuous biotin ligase fusion protein identifies proximal and interacting proteins in mammalian cells.'' In: ''[[Journal of Cell Biology]].'' Band 196, Nummer 6, März 2012, S. 801–810, {{DOI|10.1083/jcb.201112098}}, PMID 22412018, {{PMC|3308701}}.</ref>
* Durch eine [[Dichtegradientenzentrifugation]] oder eine [[Gel-Permeations-Chromatographie]] kann der veränderte [[Hydrodynamischer Radius|hydrodynamische Radius]] eines Proteinkomplexes bestimmt werden.

Durch den Vergleich der [[Aminosäuresequenz]] mit Datenbanken wie [[BLAST-Algorithmus|BLASTp]] und [[Pfam]] können sequenzverwandte Proteine mit bekannten Funktionen einen Hinweis auf die möglichen Funktionen des zu untersuchenden Proteins geben. Darüber hinaus ist mit Hilfe theoretischer, computergestützter Verfahren im Zuge einer [[Proteinstrukturvorhersage]] die Voraussage von Protein-Protein-Interaktionen teilweise möglich.

== Literatur ==
* {{cite book |author=Adams, Peter; Golemis, Erica |title=Protein-protein interactions: a molecular cloning manual |publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press |location=Plainview, N.Y |year=2005 |pages= |isbn=0-87969-723-7 |doi= |accessdate= |language=en}}
* [[Friedrich Lottspeich]], [[Joachim Engels|Joachim W. Engels]], Solodkoff Zettlmeier Lay: ''Bioanalytik''. 3. Auflage, Spektrum, Heidelberg, 2012, ISBN 978-3827400413.
* [[Hubert Rehm]], Thomas Letzel: ''[[Der Experimentator]]: Proteinbiochemie / Proteomics''. 6. Auflage, Spektrum, Heidelberg 2009, ISBN 978-3827423122.
* Werther, Meike; Seitz, Harald: Protein-Protein interaction. Springer 2008, ISBN 978-3-540-68820-4

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Protein-Protein-Interaktionsbestimmung| ]]

Protein-Protein-Interaktion - Versionsgeschichte

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