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Lexikon der Biologie: Fusionsprotein

Fusionsprotein s, 1) Hybridprotein, ein in vitro durch gentechnologische Methoden (Gentechnologie) aus definierten Anteilen unterschiedlicher Proteine zusammengesetztes artifizielles Protein. Um Fusionsproteine zu erhalten, werden besondere Expressionsvektoren eingesetzt. Sie besitzen sämtliche zur effizienten Expression codierender DNA-Sequenzen (codierende Sequenz) nötigen Signale, durch welche der codierende Bereich eines sich anschließenden ausgesuchten Trägerproteins (Carrier-Protein) zu einem Genprodukt exprimiert werden kann (Genexpression). Die DNA-Sequenz des Trägerproteins entstammt meist dem System, in welchem die Expression durchgeführt werden soll (s.u.). Wird nun eine weitere, für ein bestimmtes Zielprotein codierende DNA-Sequenz unterhalb des Translationsstarts (Translation) des Trägerproteins im korrekten Lese-Raster durch Klonierung angehängt, so entsteht ein Fusionsgen mit einem durchgehenden offenen Leseraster. Das Translationsprodukt dieses Fusionsgens besteht aus dem Trägerprotein und den anfusionierten Proteinanteilen. Bei der Klonierung der codierenden DNA-Sequenz des Zielproteins an die des Trägerproteins ist der Erhalt des richtigen offenen Leserasters von besonderer Bedeutung, da sonst entweder Fusionsproteine entstehen, die mit dem gewünschten Produkt aufgrund einer Leserasterverschiebung nicht übereinstimmen, oder aber ein Stopcodon innerhalb eines anderen Rasters zu einem Abbruch der Translation führt. Alternativ zu den „echten“ Fusionsproteinen mit ganzen Trägerproteinen können auch Fusionsproteine mit kurzen, C- oder N-terminalen Peptiden, sog. Tags, hergestellt werden ( vgl. Tab. , vgl. Infobox ). 2) ein integrales Membranprotein, das die Membranfusion induziert, z.B. die Fusion von viraler und Wirtsmembran, die Zellfusion sowie die Fusion intrazellulärer Vesikel, u.a. im Phragmoplasten bei der pflanzlichen Cytokinese oder im Rahmen des vom endoplasmatischen Reticulum ausgehenden Vesikeltransports (coated vesicles). Fusionsproteine üben dabei vermutlich durch Konformationsänderungen (Konformation) mechanische Zwänge aus, die zur Annäherung und schließlich zur Fusion der Lipidbereiche führen, wobei weitere Proteine mit regulatorischer Funktion wichtig sind. Beispiele für Fusionsproteine sind u.a. SNARE beim Vesikeltransport vom endoplasmatischen Reticulum (v-SNARE in der Donormembran, t-SNARE in der Zielmembran) oder das Hämagglutinin von Influenzaviren, dessen für die Fusion relevante Peptidstruktur sich am N-Terminus der Hämagglutinin-Untereinheit HA2 befindet, hoch konserviert ist und auch bei anderen RNA-Viren zu finden ist.

E.G./M.B.

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