PDZ-Domäne
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Eine PDZ-Domäne ist ein Teil eines Proteins, welcher mit anderen Proteinen interagieren kann. Es handelt sich um eine modular aufgebaute Proteininteraktionsdomäne, die sequenzspezifisch an kurze C-terminale Peptide oder an interne Peptide bindet. Solche spezifischen Bindestellen nennt man PDZ-Bindemotiv. Eine Interaktion einer PDZ-Domäne mit anderen PDZ-Domänen ist ebenso möglich. Durch PDZ-Domänen gebildete Proteinkomplexe sind an der Signalübertragung von Zellen bis hin zum Aufbau und Erhalt von Zellpolarität beteiligt.
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[Bearbeiten] Geschichte
PDZ-Domänen wurden 1991 zum ersten mal beobachtet und beschrieben. Die ersten Proteine, in denen PDZ-Domänen gefunden wurden, waren das synaptische Protein PSD95/SAP90 (PSD steht für Post synaptic density) , das Septate junction-Protein Discs large aus Drosophila melanogaster und das Tight junction-Protein Zonula occludentes-1. Aufgrund dieser drei Proteine hat die PDZ-Domäne ihren Namen erhalten.
[Bearbeiten] Aufbau und Verbreitung
PDZ-Domänen bestehen aus etwa 90 Aminosäuren und besitzen eine globuläre Form. Sie kommen in nach ihnen benannten PDZ-Domänen-Proteinen vor, die in eukaryotischen Genomen weit verbreitet sind und die bis zu 13 PDZ-Domänen enthalten können. Mit 60 Proteinen im Genom von Caenorhabditis elegans und 69 Proteinen aus Drosophila melanogaster gehören PDZ-Domänen zu den am häufigsten vorkommenden Proteindomänen.
PDZ-Domänen sind vor allem in MAGUK-Proteinen zu finden, die als Gerüste verschiedene andere Proteine über die PDZ-Domänen in ihrer korrekten Position halten. Sie kommen aber auch in vielen anderen Proteinen vor. Die dreidimensionale Struktur verschiedener PDZ-Domänen wurde inzwischen kristallisiert und veröffentlicht.
[Bearbeiten] Funktion
| PDZ-Domäne | Konsensus-Bindesequenz | Ligand |
|---|---|---|
| Klasse I | -X-S/T-X-L/V-COOH | |
| Syntrophin | -E- S -L- V | Na+-Kanal |
| PSD-95 (PDZ-1 & -2) | -E- T -D- V | K+-Kanal |
| NHERF (PDZ-1) | -D- S -S- L | adrenerger Rezeptor |
| Klasse II | -X-Φ-X-Φ-COOH | |
| hCASK | -E-Y-Y-V | Neurexin |
| Erythrocyte p55 | -E-F-Y-I | Glycophorin C |
| Klasse III / Andere | ||
| Mint-1 | -D-H-W-C | Ca2+-Kanal |
| nNOS | -V-D-S-V | Melatonin-Rezeptor |
Proteine, die PDZ-Domänen enthalten, sind in der Regel so genannte „scaffold proteins“, also Gerüstproteine, welche die Grundlage für die Organisation von größeren Proteinkomplexen an spezifischen, subzellulären Kompartimenten bilden. Die PDZ-Domänen vermitteln hier die direkte Interaktion zwischen den Proteinen.
Die als erste identifizierte und bei weitem häufigste Funktion von PDZ-Domänen ist die Erkennung und Interaktion mit spezifischen C-terminalen Motiven von Partnerproteinen. Die letzte und die drittletzte Aminosäure scheinen hauptsächlich für die Spezifität der Interaktion entscheidend zu sein, so dass anhand dieser Sequenzen die PDZ-Domänen in drei Klassen eingeteilt wurden. Weiterhin wurden inzwischen auch einige Beispiele von durch PDZ-Domänen vermittelten Interaktionen mit nicht-C-terminalen Motiven entdeckt. So bilden manche Proteine interne Bindungsstellen für PDZ-Domänen, welche in einer β-Haarnadelschlaufen-Struktur die Konsensussequenz präsentieren und so einen C-Terminus imitieren. Eine solche Struktur existiert auch in bestimmten PDZ-Domänen, so dass hier PDZ mit PDZ-Domänen interagieren, eine so genannte „Head to Tail oligomerization“.
[Bearbeiten] Literatur
- Nourry C, Grant SG, Borg JP (2003) PDZ domain proteins: plug and play! Sci.STKE.: RE7
- Sheng M, Sala C (2001) PDZ domains and the organization of supramolecular complexes. Annu.Rev.Neurosci. 24: 1-29
