Inaktivierung von Proteinen und Zellen durch Laserbestrahlung von ...

Theorie 23
Es wurden die Enzyme alkalische Phosphatase und α-Chymotrypsin als relativ
gut charakterisierte Proteine gewählt. Diese werden im Folgenden beschrieben:
2.2.1 α-Chymotrypsin
α-Chymotrypsin ist ein strukturell einfaches Protein und stellt in den Untersuchungen
das Modellprotein dar, bei dem aufgrund der einfachen Struktur aus
einer Polypeptidkette eine thermisch induzierte reversible Entfaltung erwartet
werden kann. Chymotrypsin ist in Hinblick auf die thermische Denaturierung
[115, 149, 150, 151, 131, 189], die druckabhängige Denaturierung [130, 129], die
chemisch induzierte Denaturierung [118] und die Denaturierung an Grenzflächen
[26, 51, 137, 210] untersucht worden. Der Aufbau von α-Chymotrypsin ähnelt
stark Chymotrypsinogen, einem Vorläufermolekül, das posttranslational in der
Form modifiziert wird, dass die Polypeptidkette zweimal unterbrochen wird. Bei
einer vollständigen Entfaltung und räumlichen Trennung der einzelnen Polypeptidketten,
die über Disulfidbrücken miteinander verbunden sind, kann demnach
nicht von einer einfachen Rückfaltung, wie im Fall des Chymotrypsinogens, ausgegangen
werden. Das Molekül besitzt einen hohen Anteil an Haarnadelschleifen
und nur eine β-Faltblattstruktur [191, 15]. Biologisch kommt Chymotrypsin bei
stark unterschiedlichen pH-Werten vor [189]. Die Funktion von α-Chymotrypsin
als Verdauungsenzym besteht darin Peptidbindungen zu trennen. Die maximale
Aktivität entfaltet es außerhalb der Lysosomen im Zytosol bei pH 7.6 [209, 208].
Auf dieser Funktion bauen die Substrate auf, die aus einem entsprechenden Polypeptid
bestehen, das an ein Fluorochrom gekoppelt ist und dessen optische
Eigenschaften sich dadurch spektroskopisch verändern. Chymotrypsin trennt die
Peptidkette des Fluorochroms, so dass sich die Fluoreszenz ändert.
Die Stabilität von Chymotrypsin wird durch 2 Schwefelbrücken und einen stark
hydrophoben Kern verursacht. Seine Struktur ist in Abbildung 2.5 dargestellt
[191, 15].
Aufgrund der Struktur erwartet man eine vollständige Inaktivierung, sobald sich
die Lage der Polypeptidketten geometrisch verändert, da unterschiedliche Bereiche
der Kette an der Bildung des aktiven Zentrums beteiligt sind und deshalb
das aktive Zentrum nicht als besonders stabiler Bereich gelten kann, der während
einer Entfaltung konserviert bleibt.