PDZ-Domäne

Eine PDZ-Domäne ist ein Teil eines Proteins, welcher mit anderen Proteinen interagieren kann. Es handelt sich um eine modular aufgebaute Proteininteraktionsdomäne, die sequenzspezifisch an kurze C-terminale Peptide oder an interne Peptide bindet. Solche spezifischen Bindestellen nennt man PDZ-Bindemotiv. Eine Interaktion einer PDZ-Domäne mit anderen PDZ-Domänen ist ebenso möglich. Durch PDZ-Domänen gebildete Proteinkomplexe sind an der Signalübertragung von Zellen bis hin zum Aufbau und Erhalt von Zellpolarität beteiligt.

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Geschichte

PDZ-Domänen wurden 1991 zum ersten mal beobachtet und beschrieben. Die ersten Proteine, in denen PDZ-Domänen gefunden wurden, waren das synaptische Protein PSD95/SAP90 (PSD steht für Post synaptic density) , das Septate junction-Protein Discs large aus Drosophila melanogaster und das Tight junction-Protein Zonula occludentes-1. Aufgrund dieser drei Proteine hat die PDZ-Domäne ihren Namen erhalten.

Aufbau und Verbreitung

PDZ-Domänen bestehen aus etwa 90 Aminosäuren und besitzen eine globuläre Form. Sie kommen in nach ihnen benannten PDZ-Domänen-Proteinen vor, die in eukaryotischen Genomen weit verbreitet sind und die bis zu 13 PDZ-Domänen enthalten können. Mit 60 Proteinen im Genom von Caenorhabditis elegans und 69 Proteinen aus Drosophila melanogaster gehören PDZ-Domänen zu den am häufigsten vorkommenden Proteindomänen.

PDZ-Domänen sind vor allem in MAGUK-Proteinen zu finden, die als Gerüste verschiedene andere Proteine über die PDZ-Domänen in ihrer korrekten Position halten. Sie kommen aber auch in vielen anderen Proteinen vor. Die dreidimensionale Struktur verschiedener PDZ-Domänen wurde inzwischen kristallisiert und veröffentlicht.

Funktion

Proteine, die PDZ-Domänen enthalten, sind in der Regel so genannte „scaffold proteins“, also Gerüstproteine, welche die Grundlage für die Organisation von größeren Proteinkomplexen an spezifischen, subzellulären Kompartimenten bilden. Die PDZ-Domänen vermitteln hier die direkte Interaktion zwischen den Proteinen.

Die als erste identifizierte und bei weitem häufigste Funktion von PDZ-Domänen ist die Erkennung und Interaktion mit spezifischen C-terminalen Motiven von Partnerproteinen. Die letzte und die drittletzte Aminosäure scheinen hauptsächlich für die Spezifität der Interaktion entscheidend zu sein, so dass anhand dieser Sequenzen die PDZ-Domänen in drei Klassen eingeteilt wurden. Weiterhin wurden inzwischen auch einige Beispiele von durch PDZ-Domänen vermittelten Interaktionen mit nicht-C-terminalen Motiven entdeckt. So bilden manche Proteine interne Bindungsstellen für PDZ-Domänen, welche in einer β-Haarnadelschlaufen-Struktur die Konsensussequenz präsentieren und so einen C-Terminus imitieren. Eine solche Struktur existiert auch in bestimmten PDZ-Domänen, so dass hier PDZ mit PDZ-Domänen interagieren, eine so genannte „Head to Tail oligomerization“.

Literatur

• Nourry C, Grant SG, Borg JP (2003) PDZ domain proteins: plug and play! Sci.STKE.: RE7
• Sheng M, Sala C (2001) PDZ domains and the organization of supramolecular complexes. Annu.Rev.Neurosci. 24: 1-29