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Lexikon der Biologie: Prä-Proteine

Prä-Proteine, längerkettige Vorstufen von Proteinen, die entweder an den Ribosomen des rauhen endoplasmatischen Reticulums (ER) synthetisiert werden, um in der Regel aus den Zellen, in denen sie synthetisiert werden, exportiert zu werden (Exportproteinsynthese), oder die innerhalb derselben Zelle nach ihrer Synthese an cytoplasmatischen Ribosomen in Organelle (Mitochondrien, Plastiden) eingeschleust werden. Prä-Proteine enthalten am Aminoterminus ein Signalpeptid (Transit-Sequenz), das die Bindung an Rezeptoren der Organellenmembranen und anschließende Durchquerung der betreffenden Membranen ermöglicht. Gegenüber den Peptidketten reifer Proteine (bzw. deren Vorstufen, den Pro-Proteinen) sind Prä-Proteine um die Anzahl der Aminosäuren des Signalpeptids (mindestens 15–30 Aminosäuren) am Aminoterminus verlängert. Schon während des Transports durch die betreffende Membran oder kurz nach Erreichen der gegenüberliegenden Membranseite werden Signalpeptide durch eine spezifische Signalpeptidase (Signalase) abgespalten. Im Falle der in das ER eingeschleusten Prä-Proteine erfolgt die Abspaltung des Signalpeptids auf der inneren ER-Seite cotranslational (Translation), d.h., noch während die Synthese der restlichen Peptidkette auf der äußeren Seite der ER-Membran im Gange ist. Aus diesem Grund sind die am ER synthetisierten Prä-Proteine aus Zellen nicht isolierbar, können jedoch in zellfreien Translationssystemen (in-vitro-Translationssysteme), in denen die Komponenten des Membrantransport-Systems (Membrantransport) und die Signalpeptidase fehlen, nachgewiesen werden. Häufig kann die Existenz von Signalpeptiden auch aus den Nucleotidsequenzen der betreffenden Gene abgeleitet werden. Nach Abspaltung des Signalpeptids sowie nach Abschluß von Synthese und Transport resultiert in den meisten Fällen ein gegenüber dem reifen Protein immer noch längerkettiges und meist inaktives Vorläufer-Protein (Pro-Protein; Prä-Pro-Proteine). – Im Falle der in Organelle eingeschleusten Prä-Proteine, die im Gegensatz zu den Exportproteinen an freien 80S-Ribosomen im Cytoplasma synthetisiert werden, erfolgt die Durchquerung der Organellenmembran posttranslational, d.h. erst nach Fertigstellung der Peptidkette, so daß die betreffenden Prä-Proteine auch aus Zellen isolierbar sind. Auch hier kann jedoch die Abspaltung von Signalpeptiden („Transit-Peptid“) noch vor Beendigung der Membrandurchquerung, nämlich, sobald der Signalpeptidteil das organelleninnere Plasma (mitochondriale Matrix bzw. plastidäres Stroma) erreicht hat, durch eine matrixständige bzw. stromaständige Signalpeptidase erfolgen. Mitochondrien-Eintrittsequenz, Plastiden-Eintrittsequenz, Präsequenzen, Proteintransport, Thylakoid-Eintrittsequenz.

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