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Ist die Anordnung der Aminosäuren in einem Protein für die Ernährung von Bedeutung?

Ist die Anordnung der Aminosäuren in einem Protein für die Ernährung von Bedeutung?


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Nehmen wir an, es gibt zwei Diäten, die aus völlig unterschiedlichen Proteinen bestehen. Wenn Sie alle Proteine ​​von einem Tag jeder Diät aufteilen, erhalten Sie den gleichen Satz an Aminosäuren und die gleiche Anzahl von beiden. Gehen Sie davon aus, dass alles andere über die Ernährung gleich ist.

Würden diese Diäten die gleiche Wirkung auf die Proteinzusammensetzung in Ihrem Körper haben? Verschiedene Polypeptide, aber insgesamt sind die Monomere identisch. Baut Ihr Körper Proteine ​​vollständig ab oder wird er einige Aminosäureketten wiederverwenden?


Die Anordnung der Aminosäuren bestimmt die Proteinstruktur, die wiederum bestimmen kann, wie leicht das Protein verdaut werden kann. Mir fällt gerade kein Beispiel ein; nie wirklich überprüft, ob zwei völlig unterschiedliche Proteine ​​die gleiche Zusammensetzung haben. Es ist jedoch nicht wirklich überraschend. In der Chemie ist bekannt, dass verschiedene Isomere sehr unterschiedliche physikalische Eigenschaften haben.

Wenn die beiden Proteine ​​also unterschiedliche Verdaulichkeit haben, haben sie unterschiedliche Nährwerte.

In Bezug auf Proteinverdauung und Ernährung. Neue Proteine ​​werden aus einzelnen Aminosäuren aufgebaut und nicht aus vorgefertigten Oligomeren. Lesen Sie mehr über die Übersetzung. Irgendwann muss also das aufgenommene Protein vollständig in Aminosäuren zerlegt werden.


3D-Anordnung von Aminosäuren

Wenn Sie die 3D-Anordnung der Aminosäuren zeichnen, erhalten Sie eine tetraedrische Form. Aber woher wissen Sie, welche Funktionsgruppe auf die oberste Anleihe gehört?

Nicht das, was Sie suchen? Versuchen Sie&hellip

Das ist eine Sache weniger, die Steve Davies dann im ersten Jahr abdecken muss.

Ich habe nie verstanden, warum er die Einführungslehre „Organische Chemie für Chemiker, die das Abitur vergessen haben“ übernommen hat. oh, und natürlich auch Biochemiker. Wenn es einen Sinn in der Welt gäbe, würdest du so einen Kurs bei den neuen Dozenten abladen, die dir nicht gefallen. Sie würden als Abteilungsleiter sicher nicht daran denken, das selbst zu tun. acht Vorträge von unvorstellbarer Dumpfheit

Er macht die seltsamste Auswahl an Kursen. erstes Jahr Witzkurs, zweites Jahr ergänzende Heterocyclen, drittes Jahr optional Organometallics (auch bekannt als How to Cheat at Organic with Cr(CO)3, Fe(CO)3 und das bizarre 'Fp').

Ich war fast versucht, ihn zu treffen, um über Projekte im vierten Jahr zu sprechen, aber ich dachte, dass die Gesichtsbehaarung eine Ablenkung sein könnte

20 übliche proteinogene Aminosäuren teilen die gleiche Anordnung, wenn sie mit N links und C rechts betrachtet werden, wie üblich, die R-Gruppe wird aus Ihrer Zeichnung hervorgehen. Cystein zum Beispiel.

20 übliche proteinogene Aminosäuren teilen die gleiche Anordnung, wenn sie mit N links und C rechts betrachtet werden, wie üblich, die R-Gruppe wird aus Ihrer Zeichnung hervorgehen. Cystein zum Beispiel.

Wie würden Sie die 3D-Struktur dieses Moleküls zeichnen?

Es kommt darauf an, was Sie vermitteln möchten. Es gibt zwei Methoden, die ich verwenden würde. Beide werden unten gezeigt. Die vollständige Skelettstruktur ist die Art und Weise, wie ich mich persönlich dafür entscheiden würde, diese Struktur anzuzeigen. Nicht, dass Sie keine Stereochemie angegeben hätten, also habe ich nur angenommen, dass es sich um das R-Isomer handelt.

Es wäre etwas überflüssig, an jedem Kohlenstoff vollständige Konfigurationen zu zeichnen, da dies bei der Verwendung von Skelettdiagrammen implizit ist.

(Habe das Bild angehängt, da es beim Speichern irgendwie auf eine lächerliche Größe aufgeblasen wurde. sollte in der Lage sein, es anzuzeigen, indem Sie auf den Anhang unten klicken)

(Originalpost von Kaeroll)
Es kommt darauf an, was Sie vermitteln möchten. Es gibt zwei Methoden, die ich verwenden würde. Beide werden unten gezeigt. Die vollständige Skelettstruktur ist die Art und Weise, wie ich mich persönlich dafür entscheiden würde, diese Struktur anzuzeigen. Nicht, dass Sie keine Stereochemie angegeben hätten, also habe ich nur angenommen, dass es sich um das R-Isomer handelt.

Es wäre etwas überflüssig, an jedem Kohlenstoff vollständige Konfigurationen zu zeichnen, da dies bei der Verwendung von Skelettdiagrammen implizit ist.

(Habe das Bild angehängt, da es beim Speichern irgendwie auf eine lächerliche Größe aufgeblasen wurde. sollte in der Lage sein, es anzuzeigen, indem Sie auf den Anhang unten klicken)


MATERIALEN UND METHODEN

Kristallisation.

Ein Fragment von humanem IRS-1 (Reste 4–271) wurde als Glutathion exprimiert S-Transferase (GST) Fusionsprotein in Escherichia coli und durch Glutathion-Agarose-Affinitätschromatographie isoliert. Ein etwas kleineres Fragment (4–267), erhalten durch Spaltung des eluierten Fusionsproteins mit Rinderthrombin (10 Einheiten/mg Protein) (13), wurde durch Mono-Q (Amersham Pharmacia Biotech) Säulenchromatographie weiter gereinigt. Kristalle wurden bei Raumtemperatur durch Dampfdiffusion in hängenden Tropfen gezüchtet, die gleiche Volumina an Proteinlösung (10 mg/ml in 25 mM Tris, pH 8,0, 200 mM NaCl und 10 mM DTT) und Reservoirlösung (1,7 M Natriumphosphat, pH ) enthielten 7,5 und 10 mM DTM). Die Kristalle erreichten über mehrere Tage maximale Abmessungen von 0,2 × 0,2 × 0,3 mm sie gehören zur hexagonalen Raumgruppe P65 (ein = B = 120,44 , C = 79.60 Å) und enthalten zwei Moleküle pro asymmetrischer Einheit. Die Kristalle wurden schrittweise in eine Reservoirlösung überführt, die 20 % Glycerin enthielt, um kryogene Daten zu sammeln.

Strukturbestimmung.

Beugungsdaten wurden mit einem MarResearch Image Plate-Detektor aufgezeichnet, der auf einer Elliot GX-13-Rotationsanodenquelle mit Spiegeloptik montiert war. Schwingungsbilder (0,5°) wurden mit den Programmen marxds und marscale (14) integriert und skaliert. Die Struktur wurde durch eine Kombination von einfachem isomorphem Ersatz (SIR) und molekularem Ersatz (MR) bestimmt. Drei unabhängige Datensätze wurden von Einkristallen erhalten, die 12 h in Mutterlauge mit 1 mM Methylquecksilbernitrat inkubiert worden waren. Die Positionen der Schweratome wurden durch Patterson- und Differenz-Fourier-Methoden mit dem CCP4-Programmpaket (15) lokalisiert. Die Parameter der Schweratome wurden verfeinert und die Phasen mit mlphare berechnet. anomale Daten wurden in die Phasenberechnungen aufgenommen (15). Eindeutige Lösungen für Rotations- und Translationssuchen wurden für den PTB-Domänenteil der Struktur erhalten, indem die IRS-1-PTB-Domäne (13) als Suchmodell und das Programm amore (16) verwendet wurden. SIR- und MR-Phaseninformationen wurden unter Verwendung des Programms Sigmaa (15) kombiniert. Elektronendichtekarten wurden durch nichtkristallographische Symmetriemittelung im Realraum unter Verwendung des Programms dm (17) verbessert. Die Skelettierung der verbesserten Karte mit Knochen (18) ermöglichte die Anpassung eines α-Kohlenstoffmodells der Pleckstrin-PH-Domäne als starrer Körper neben der PTB-Domäne. Das Modell wurde mit nichtkristallographischen Symmetriebeschränkungen, simuliertem Glühen und Positionsverfeinerung verfeinert und manuell mit den Programmen xplor (19) und o (18) angepasst. Wassermoleküle wurden manuell hinzugefügt. Das endgültige Modell umfasst alle Reste der PH (12–116) und PTB (160–264) Domänen sowie 90 Lösungsmittelmoleküle. Die Reste 117–159, die dem Interdomänen-Linker entsprechen, sind ungeordnet.

Bindungstests.

PI-Phosphat-Bindungsanalysen wurden wie beschrieben durchgeführt (20). Synthetisches, wasserlösliches [ 3 H]Dioctanoyl PI(3,4,5)P3 ( Reste 4–271), GST/PTB-Domäne (144–316), GST/PH-Domäne (13–116) oder GST allein, in 30 mM Hepes-Puffer, pH 7,0, enthaltend 100 mM NaCl, 1,0 mM EDTA und 0,02 % NP-40. Überstandslösungen wurden verwendet, um Bindungsaffinitäten nach der Gleichung [gebunden] = zu bestimmen Bmax × [kostenlos]/(KD + [frei]), wobei [gebunden] und [frei] sich auf gebundene und freie Konzentrationen von [ 3 H]PI(3,4,5) beziehenP3, Bmax ist die unter Sättigungsbedingungen gebundene Menge, und KD ist die Dissoziationskonstante.

Methoden zur Verwendung des BIAcore Biosensor (Amersham Pharmacia) zur Bestimmung von KD Werte beschrieben (22). Peptide wurden über die -Aminogruppe des C-terminalen Lys an einen CM5-Chip immobilisiert. Die Zugänglichkeit des Peptids wurde durch die Bindung von Antiphosphotyrosin-Antikörper (4G10) bestätigt. Die Bindung wurde zwischen PH-PTB- und PTB-Domänenproteinen (ohne Fusionen) und dem Peptid IRpY960 (Ac-LYASSNPApYLSASDVK-NH2) und sein verschlüsseltes Gegenstück (Ac-YLSDVASLpYASPANSK-NH2). Die Daten wurden unter Verwendung der Eadie-Hofstee-Gleichung analysiert, cRU = (−cRU/[Protein])KD + cRUmax (22).


Vererbungsmodus

Die Sichelzellanämie ist eine vererbte genetische Störung, die autosomal-rezessiv vererbt wird, was bedeutet, dass Betroffene sie nur von zwei Elternteilen erben können, die Merkmale der Krankheit haben. Diejenigen, die Merkmale haben, sind diejenigen, die Hämoglobin AS haben. Sie zeigen keine klinischen Symptome und führen ein normales Leben. Wenn jedoch 2 Personen mit diesen Merkmalen zusammen leibliche Kinder haben, besteht eine Chance von 25 % pro Schwangerschaft, ein Kind mit Sichelzellenanämie zu zeugen.

Das obige Bild zeigt das mögliche Ergebnis der Genotypen pro Schwangerschaft. Es gibt derzeit keine Methode, um vorherzusagen, wie der Körper entscheidet, mit welchem ​​Hämoglobin das Baby geboren wird. Für die obige Kombination AA- 25% pro Schwangerschaft, AS- 50%, SS-25%. In keiner bestimmten Reihenfolge. Das bedeutet, dass Paare, die beide Träger sind, alle AA oder alle AS oder alle SS oder eine beliebige Kombination haben können.


Ist die Anordnung der Aminosäuren in einem Protein für die Ernährung von Bedeutung? - Biologie

Ernährung von Erwachsenen und Schmetterlingsfitness: Auswirkungen der Nahrungsqualität auf die Reproduktionsleistung, die Eizusammensetzung und den Bruterfolg

5 1 10 http://www.frontiersinzoology.com/content/5/1/10

2008 Geister et al. Lizenznehmer BioMed Central Ltd. Dies ist ein Open-Access-Artikel, der unter den Bedingungen der Creative Commons Attribution License ( http://creativecommons.org/licenses/by/2.0 ) vertrieben wird und die uneingeschränkte Nutzung, Verbreitung und Reproduktion erlaubt in jedem Medium, vorausgesetzt, das Originalwerk wird ordnungsgemäß zitiert.

Bei den Lepidoptera wurde historisch angenommen, dass erwachsene Schmetterlinge hauptsächlich auf von Larven abgeleitete Nährstoffe für die Fortpflanzung und die somatische Erhaltung angewiesen sind. Neuere Studien belegen jedoch die komplexen Wechselwirkungen zwischen Speicherreserven und dem Erwachseneneinkommen, und dass letzteres erheblich zur Fortpflanzung beitragen kann. Die Auswirkungen der Ernährung von Erwachsenen wurden im Allgemeinen durch die Bestimmung der Anzahl und/oder Größe der produzierten Eier bewertet, während ihre Auswirkungen auf die Eizusammensetzung und die Lebensfähigkeit der Nachkommen weitgehend vernachlässigt wurden (wie es im Allgemeinen für Insekten gilt). Wir konzentrieren uns hier speziell auf diese letzteren Probleme, indem wir den fruchtfressenden tropischen Schmetterling Bicyclus anynana verwenden, der für die Fortpflanzung in hohem Maße von ausgewachsenen Kohlenhydraten abhängig ist.

Die Ernährung von B. anynana-Weibchen für Erwachsene hatte ausgeprägte Auswirkungen auf die Fruchtbarkeit, die Eizusammensetzung und den Bruterfolg, wobei Schmetterlinge, die sich von der komplexen Ernährung von Bananenfrüchten ernähren, am besten abschnitten. Die Zugabe von Vitaminen und Mineralstoffen zu einer auf Saccharose basierenden Ernährung erhöhte die Fruchtbarkeit, aber nicht die Lebensfähigkeit der Nachkommen. Alle anderen Gruppen (einfache Saccharoselösung, mit Lipiden oder Hefe angereicherte Saccharoselösung) wiesen im Vergleich zur Bananengruppe eine wesentlich geringere Fruchtbarkeit und einen geringeren Bruterfolg auf. Die Unterschiede waren später im Leben besonders ausgeprägt, was vermutlich auf den Mangel an essentiellen Nährstoffen bei mit Saccharose gefütterten Weibchen hindeutet. Die Auswirkungen der Ernährung von Erwachsenen auf die Eizusammensetzung waren nicht einfach, was auf komplexe Wechselwirkungen zwischen spezifischen Verbindungen hindeutet. Es gab einige Hinweise darauf, dass die Gesamtenergie und der Wassergehalt der Eier mit dem Schlüpferfolg zusammenhingen, während der Protein-, Lipid-, Glykogen- und der Gehalt an freien Kohlenhydraten die erfolgreiche Entwicklung nicht einzuschränken schienen.

Die hier gezeigten Muster veranschaulichen die Komplexität der Zuweisung von Fortpflanzungsressourcen bei B. anynana und die Notwendigkeit, die Eizusammensetzung und die Lebensfähigkeit der Nachkommen zu berücksichtigen, wenn versucht wird, die Auswirkungen der Ernährung von Erwachsenen auf die Fitness dieses Schmetterlings und anderer Insekten abzuschätzen.

Fruchtbarkeit, Eigröße und Bruterfolg

Die Ernährung von Erwachsenen beeinflusste signifikant die Fruchtbarkeit von B. anynana-Weibchen ( F 4,250 = 6,1, P < 0,001). Die Bananengruppe erreichte die höchsten Eizahlen (86,2 ± 4,5), gefolgt von der MV-Gruppe (71,6 ± 4,1), während die übrigen Behandlungsgruppen signifikant weniger Eier legten und statistisch nicht unterscheidbar waren (63,8 ± 2,3 Tukey HSD nach ANOVA Abb. 1 ). Während die frühe Fruchtbarkeit in allen Behandlungsgruppen ziemlich ähnlich war (mit Ausnahme der etwas höheren Werte für die Bananengruppe), war die Variation der späten Fruchtbarkeit höher, wobei die Bananen- und die MV-Gruppe wesentlich höhere Werte aufwiesen als alle anderen Gruppen (signifikante Behandlung & 215 Zeitinteraktion F 4,250 = 2,5, P = 0,041). Im Allgemeinen produzierten Weibchen früh im Vergleich zu spät im Leben viel mehr Eier ( F 1,250 = 256,3, P < 0,001). Die Trockenmasse der Eier unterschied sich zwischen den Behandlungsgruppen nicht signifikant (F 4,129 = 0,260, P = 0,903), war aber insgesamt signifikant niedriger (Reduktion um ca. 11 %) später als früher im Leben ( F 1,129 = 23,8, P < 0,001 Behandlung × Zeit Interaktion: F 4,129 = 0,66, P = 0,624 Abb. 1 ).

Eierzahl, Trockenmasse und Bruterfolg

Eierzahl, Trockenmasse und Bruterfolg. Mittlere Eierzahl (A), Eitrockenmasse (B) und Bruterfolg (C) für weibliche Bicyclus anynana in Bezug auf die Fütterung der erwachsenen Tiere und das weibliche Alter. Früh: Eier ab Tag 3𔃂 des Erwachsenenlebens spät: Eier ab Tag 16󈝽. Banane: feuchte Banane Lipid: 20 Vol% Saccharose plus 1 Vol% Olivenöl MV: 20 Vol% Saccharose plus Mineralstoffe und Vitamine Zucker: 20 Vol% Saccharose Hefe: 20 Vol% Saccharose plus Backhefe.

Der Bruterfolg der Eier war bei der Banane im Vergleich zu allen anderen Gruppen insgesamt signifikant höher, wobei die letzten vier Gruppen statistisch nicht unterscheidbar waren (Tukey HSD F 4,213 = 10,8, P < 0,001 Abb. 2). Die insgesamt bessere Leistung der Bananengruppe resultierte vor allem aus einem konstant hohen Schlupferfolg (Early Life: 82,4 ± 3,6 %, Late Life: 71,9 ± 4,6%), während in den anderen Behandlungsgruppen der Schlupferfolg deutlich von

30% (Spätzeit: F 1,213 = 177,3, P < 0,001 Behandlung × Zeit: F 4,213 = 6,2, P < 0,001 Fig. 2).

Relative Eizusammensetzung. Relativer Eiwasser (A), Lipid (B), Protein (C), Glykogen (D) und freier Kohlenhydratgehalt (bedeutet ± 1 SE) für weibliche Bicyclus anynana in Bezug auf die Fütterung der erwachsenen Tiere und das weibliche Alter. Früh: Eier von Tag 3𔃂 des Erwachsenenlebens spät: Eier von Tag 16󈝽. Erläuterungen zu diätetischen Behandlungen siehe Abb. 1.

Bei allen Behandlungen und Probenahmezeiträumen (dh für früh oder spät erzeugte Eier) bestanden die Eier überwiegend aus Wasser (84,1 ± 0,24%), gefolgt von Lipiden (6,8 ± 0,11%), Proteinen (6,5 ± 0,19 .). %), Glykogen (2,1 ± 0,05%) und freie Kohlenhydrate (0,4 ± 0,02%). Der Wassergehalt der Eier war in der Banane signifikant höher als in der Hefegruppe, während alle anderen paarweisen Vergleiche nicht signifikant waren (Tukey HSD nach ANOVA F 4,129 = 2,5, P = 0,049 Fig. 3 ). Insgesamt war der Wassergehalt in späteren Eiern signifikant niedriger als in früheren Eiern ( F 1,129 = 5,1, P = 0,026 Behandlung × Zeit Interaktion: F 1,129 = 0,6, P = 0,677). Die Ernährung von Erwachsenen beeinflusste signifikant das Eilipid ( F 4,131 = 13,4, P < 0,001 Abb. 3), Protein (F 1,129 = 10,7, P < 0,001 Abb. 4), Glykogen (F 4,131 = 4,1, P < 0,001 Abb. 4) und freier Kohlenhydratgehalt (F 4,130 = 10,1, P < 0,001 Fig. 5).

Energiegehalt der Eier. Energiegehalt der Eier pro 1 mg Trockenmasse (A) und pro Ei (B) (bedeutet ± 1 SE) für weibliche Bicyclus anynana in Bezug auf die Fütterung der erwachsenen Tiere und das Alter der Weibchen. Früh: Eier ab Tag 3𔃂 des Erwachsenenlebens spät: Eier ab Tag 16󈝽. Erläuterungen zu diätetischen Behandlungen siehe Abb. 1.

Der Lipidgehalt war in den Bananen- und MV-Gruppen im Vergleich zu allen anderen Behandlungen höher. Außerdem nahm der Lipidgehalt mit dem Alter der Frau zu (F 4,130 = 62,0, P < 0,001), insbesondere in den Bananen- und MV-Gruppen (Behandlung × Zeit-Interaktion: F 4,130 = 17,7, P < 0,001). Im Gegensatz dazu war der Proteingehalt in der Banane und MV signifikant niedriger als in den anderen Gruppen. Während der Proteingehalt in diesen beiden Behandlungsgruppen mit dem Alter der Frau abnahm, stieg er in den verbleibenden drei Gruppen an (Behandlung & 215 Zeitinteraktion: F 4,130 = 19,0, P < 0,001). Dementsprechend wurde kein Gesamtzeiteffekt für den Proteingehalt beobachtet ( F 2,130 = 2,5, P = 0,129).

Der Gykogengehalt war in der Hefegruppe signifikant reduziert und wurde im späten Vergleich zu frühen Eiern weiter signifikant reduziert ( F 4,131 = 365,7, P < 0,001 Behandlung × Zeit Interaktion: F 4,131 = 2,2, P = 0,071). Der Gehalt an freien Kohlenhydraten war bei den Zucker- und Hefebehandlungen signifikant höher. Während der Gehalt an freien Kohlenhydraten im Allgemeinen über die Zeit ziemlich konstant war ( F 4,131 = 3,1, P = 0,082), in der Zuckergruppe mit dem weiblichen Alter stark angestiegen, in der Hefegruppe jedoch leicht abgenommen (Behandlung × Zeitinteraktion: F 4,131 = 5,3, P < 0,001).


3. Mechanismen der molekularen Erkennung

Nach Betrachtung der Rezeptorstruktur stellen wir uns nun die Frage: Wie funktionieren Geruchsrezeptoren? Es gibt zwei vorgeschlagene Mechanismen für den anfänglichen molekularen Erkennungsschritt: Einer basiert ausschließlich auf Form und schwachen Bindungswechselwirkungen zwischen dem Geruchsstoff und dem Rezeptor (die wir als Docking-Theorie bezeichnen werden). Der andere behauptet, dass Rezeptoren auch Schwingungsfrequenzen identifizieren können (was wir wird als Schwingungstheorie bezeichnet). Beide Theorien erkennen an, dass ein Erkennungsereignis ein gewisses Maß an Übereinstimmung zwischen dem Geruchsstoff und dem Rezeptor erfordert. Dies beinhaltet sowohl eine gewisse Formkompatibilität (um hochenergetische abstoßende Wechselwirkungen zu vermeiden) als auch eine Ausrichtung der Atomgruppen, um schwache Bindungswechselwirkungen zu unterstützen (um sicherzustellen, dass die Verweilzeit des Geruchsstoffes im Rezeptor ausreicht, um die Erkennung auszulösen). Sie unterscheiden sich jedoch darin, wie dies zur endgültigen Anerkennung beiträgt. Die Docking-Theorie schlägt vor, dass eine Änderung der Konfiguration des Rezeptors der Ankunft eines ausreichend stark bindenden Moleküls folgt, das dann ein Signal (die Bindung und Freisetzung eines trimeren G-Proteins bei Säugetieren) auslöst. Die Schwingungstheorie geht davon aus, dass das Signal nur dann auftreten kann, wenn der Rezeptor einen Teil des Schwingungsspektrums des Geruchsstoffs erkennt [ 21 ].

Diese Mechanismen analysieren wir nun genauer. Wir stellen fest, dass die Schwingungstheorie viele Jahre lang von der Frage des Mechanismus geplagt wurde. 1996 veröffentlichte Luca Turin eine Arbeit [ 21 ], in der er vorschlug, dass die inelastische Tunnelspektroskopie ein möglicher Mechanismus ist. Dies ist der hier betrachtete primäre Schwingungsmechanismus.

3.1. Docking-Theorie

Wir geben hier einen sehr kurzen Überblick über die Grundgedanken der Docking-Theorie des Geruchssinns, die sich über viele Jahrzehnte hinweg stetig weiterentwickelt hat und bis heute andauert [ 22 ]. Eine frühe Ansicht aus dem Jahr 1944 von Moncrieff [ 23 ] und Pauling 1946 [ 24 ] war, dass der Geruch eines Moleküls durch seine selektive Adsorption definiert wird. Jede zeitgenössische Theorie akzeptiert dies in irgendeiner Weise: Rezeptoren haben eine Form und eine Bindungslandschaft, sodass Geruchsstoffe unweigerlich selektiv an verschiedene Rezeptoren binden. 1963 erstellte Amoore eine präskriptivere Sichtweise [ 25 ], basierend auf der interessanten Idee, dass es „Primärfarben“ des Geruchs geben könnte, wie es bei Farben der Fall ist. Basierend auf den sieben am weitesten verbreiteten Geruchsdeskriptoren sah er Geruch als durch eine Reihe starrer Formen definiert. Während sterische Effekte eindeutig relevant sind, wird eine strikte Formanpassung nicht mehr eingehalten, da bekannt ist, dass einzelne Rezeptoren mehrere Geruchsstoffe aufnehmen [ 26 – 28 ].

Obwohl wir die Sekundärstruktur von Geruchsrezeptoren nicht kennen, wissen wir, dass es sich bei den Geruchsrezeptoren von Vertebraten um GPCRs handelt [ 1 ]. Da die Strukturen einiger anderer GPCRs bekannt sind, konnten durch eine Kombination von Experiment und Computersimulation verschiedene Aspekte ihrer Funktionsweise herausgearbeitet werden [ 29 ]. Es ist natürlich anzunehmen, dass Geruchsrezeptoren Eigenschaften mit diesen anderen Rezeptoren teilen.

Klar ist aber auch, dass sich die typischen Liganden von Geruchsrezeptoren sowohl hinsichtlich der Affinität als auch der Spezifität deutlich von den typischen Liganden anderer GPCRs unterscheiden. Abbildung 1 zeigt drei Liganden, in absteigender Reihenfolge der Affinität und Spezifität von links nach rechts. Diese Diagramme werden von Poseview [ 30 ] generiert. Links ist Norbiotin (pdb 1LDO), ein Ligand mit einer nahezu kovalenten Bindungsenergie an das Protein Avidin. Norbiotin geht mit dem Protein sieben Wasserstoffbrückenbindungen ein, die jeweils zwischen 2 und 5 kcal/Mol beitragen. Im Zentrum ist ein emblematischer GPCR-Ligand, Noradrenalin, mit seinen Wechselwirkungen mit dem -adrenergen Rezeptor dargestellt. Fünf Wasserstoffbrückenbindungen sind aufgeführt. Rechts ist ein Insektenpheromon, Tetradecadien-1-ol, an sein geruchsbindendes Protein gebunden. Es ist davon auszugehen, dass dieses Protein für eine hohe Affinität entwickelt wurde, da das Insekt den Geruch in geringen Konzentrationen wahrnehmen kann. Das Interaktionsmuster ist ganz anders: Die meisten Geruchsstoffe interagieren durch Dispersionskräfte, und nur das terminale Hydroxyl bildet eine einzelne Wasserstoffbrücke mit einem nahegelegenen Carboxylat.