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Disulfidbrücke
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Disulfidbrücke oder Disulfidbrückenbindung bezeichnet in der Biochemie eine Atombindung (Elektronenpaarbindung, kovalente Bindung) zwischen zwei Schwefel-Atomen, die in Aminosäureseitenketten von zwei Cysteinresten vorkommen.
Zwei mittels Disulfidbrückenbindung verknüpfte Cystein-Reste in Proteinen bezeichnet man dabei auch als Cystine.
Disulfidbrücken formen und stabilisieren die dreidimensionale Proteinstruktur durch die Bildung von Schlaufen innerhalb der Aminosäureketten oder verknüpfen zwei Aminosäureketten zu einem funktionstüchtigen Protein. Disulfidbrücken sind weit verbreitet, treten jedoch nur bei nichtcytosolischen Proteinen auf. So besteht das Proteohormon Insulin aus zwei verschiedenen Aminosäureketten, die als A- und B-Kette bezeichnet werden. Die aus 21 Aminosäuren aufgebaute A-Kette ist durch zwei Disulfidbrücken mit der aus 30 Aminosäuren zusammengesetzten B-Kette verbunden. Eine Lipase, ein fettspaltendes Enzym aus der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) des Schweins, besitzt sieben Disulfidbrücken. Wie man an diesen beiden Beispielen erkennt, handelt es sich in beiden Fällen um Proteine, die nicht in der Zelle, sondern außerhalb von ihr vorliegen.
Disulfidbrücken werden noch während der Translation in die Proteine eingefügt, wenn sich Teile von diesen im Rahmen ihrer Synthese schon im endoplasmatischen Retikulum (ER) befinden, oder danach, wenn sie sich komplett im ER oder einem anderen membranumhüllten Zellorganell aufhalten, was dann eine posttranslationale Modifikation darstellt.
Ausbildung einer Disulfidbrückenbindung
Die bei der Ausbildung einer Disulfidbrückenbindung beteiligten funktionellen Gruppen nennt man Thiolgruppen. Vereinfacht lässt sich die Bildung einer solchen S-S-Bindung als Oxidation (Abgabe von Wasserstoff bzw. Elektronen) verstehen:
R und R' bezeichnen dabei die Cysteinreste zusammen mit dem Rest des jeweiligen Peptids, wobei wie beschrieben, beide Cysteine auch in der gleichen Aminosäurekette liegen können. Die beiden abgespaltenen Wasserstoff-Atome werden von einem Wasserstoff-Akzeptor gebunden und nicht etwa als Wasserstoffgas frei gesetzt, was durch die Schreibweise [H] verdeutlicht wird. Ein solcher Wasserstoff-Akzeptator, der gleichzeitig auch als Oxidationsmittel wirkt, ist zum Beispiel der Luftsauerstoff:
