BP03 Van de primaire naar de quaternaire structuur

Een eiwit heeft een complexe driedimensionele structuur die opgebouwd is in vier niveaus. Drie ervan (primaire, secundaire en tertiaire structuur) komen telkens voor, terwijl het vierde niveau (quaternaire structuur) veronderstelt dat het eiwit meerdere polypeptideketens bevat.

Primaire structuur
Eiwitten zijn polymeren met een specifiek aantal en een specifieke volgorde van de aminozuren. Deze volgorde, doorgegeven via de genetische code, wordt de primaire structuur genoemd en is de basis voor het verdere oprollen van de eiwitketen.

Secundaire structuur
Een eiwitketen is geen lineair molecule : lokaal zullen de ketens zich op een specifieke manier opvouwen. Een voorbeeld van zulk een regelmatig opvouwen is de alfahelix. Waterstofbruggen spelen een belangrijke rol bij de stabilisatie van de secundaire structuur.

Tertiaire structuur
De helixdomeinen kunnen zich op hun beurt opvouwen tot een compacte structuur. In myoglobine zijn acht alfahelixdomeinen rond een heemgroep (schematisch in groen aangegeven) gevouwd. Hoofdzakelijk niet-covalente interacties, zoals elektrostatische interacties, waterstofbrugvorming en dipool-dipoolinteracties dragen bij tot de stabilisatie van de tertiaire structuur.

Quaternaire structuur
Eiwitten kunnen in de cel soms voorkomen als aggregaten van twee of meerdere opgevouwen polypeptideketens, subeenheden genoemd. Zo is hemoglobine opgebouwd uit vier ketens die elk een structuur analoog met die van myoglobine bezitten.

De driedimensionele structuur van een eiwit voorspellen via computersimulaties op basis van de primaire structuur is voor de meeste eiwitten vooralsnog toekomstmuziek, alhoewel dit voor de secundaire structuur doorgaans wel lukt. Wanneer men het eiwit echter kan kristalliseren, kan men via de techniek van röntgendiffractie de driedimensionele opbouw experimenteel bepalen. Een belangrijk gedeelte van de kennis van de driedimensionele structuur en de structuur-activiteitrelatie van eiwitten is dan ook gebaseerd op deze techniek.