Intein

Ein Intein ist ein Segment eines Proteins, das sich selbst (autokatalytisch) aus diesem ausschneiden und die verbleibenden Stücke (Exteine) wieder durch eine Peptidbindung verknüpfen kann.

Die meisten Inteine beinhalten eine Endonukleasedomäne, die eine Rolle in der Inteinverbreitung spielt. Die Endonuklease spaltet nur inteinfreie Allele des inteinhaltigen Gens (auf dem homologen Chromosom), wodurch es bei der Reparatur des Doppelstrangbruches zu einer Einführung des Inteins in diesen Schnitt durch das DNA-Reparatur-System kommt. Durch diesen Prozess wurde das Intein vermehrt und die Zelle ist homozygot für das inteinhaltige Gen, wodurch bei der Zellteilung das Intein weitervermehrt wird. Deshalb werden Inteine (oder besser die Gensegmente, die für die Inteine kodieren) als "eigennützige genetische Elemente" bezeichnet. Allerdings wäre es präziser, sie als parasitär zu bezeichnen.

Inteine werden auch als 'Proteinintrone' bezeichnet.

Intein-vermitteltes Proteinspleißen tritt nach der Translation der mRNA in ein Protein auf. Dieses Vorläuferprotein (pre-cursor) enthält mindestens drei Segmente: Ein N-Extein, ein Intein und ein C-Extein. Nach dem Spleißvorgang wird das Resultat ebenfalls als Extein bezeichnet.

Das erste Intein wurde 1990 entdeckt. Bis heute wurden Inteine in allen drei Reichen des Lebens gefunden (Eukaryoten, Bakterien und Archaebakterien)

Inteine in der Biotechnologie

Inteine sind sehr effizient beim Spleißen und finden daher Anwendung in der Biotechnologie. Sie werden zum Beispiel bei der Proteinsynthese genutzt, um Proteinsegmente selektiv, zum Beispiel mit schweren Atomen, zu markieren, was bei der Untersuchung von großen Proteinen mittels NMR hilfreich ist. Außerdem können Polypeptide miteinander verknüpft werden.

So wird es unter anderem möglich, zytotoxische Proteine zu exprimieren, Zyklisierungen durchzuführen (zur Stabilitätserhöhung) und Struktur-Funktions-Analysen anzustellen.

Inteinbenennung

Der erste Teil des Inteinnamens besteht aus dem wissenschaftlichen Namen des Organismus, in dem es gefunden wurde. Der zweite Teil basiert auf dem Gen oder Extein, in dem es vorkommt. Zum Beispiel würde das zweite Intein aus Thermococcus fumicolans im Gen der 'DNA Polymerase' als Tfu Pol-2 bezeichnet werden. Bei der Nummerierung der Inteine wird bei dem 5' Ende des Gens begonnen.

Getrennte Inteine

In einigen Fällen liegen Inteine eines pre-cursor Proteins auf verschiedenen Genen. Hierbei spricht man von getrennten Inteinen (split inteins). Ein Beispiel hierfür ist die katalytische Untereinheit alpha der DNA Polymerase III in Cyanobakterien, wie zum Beispiel Synechocystis sp. (Bezeichnung Ssp DnaE). Das Protein der DnaE wird durch zwei über 700 kbp entfernte Gene kodiert. Eines enthält den N-Terminus (dnaE-n) und eine 123 Aminosäuren lange Inteinsequenz, und das zweite kodiert für eine zweiten 36 AS langen Inteinsequenz und den C-Terminus (dnaE-c). Durch Transspleißen werden die beiden Proteinteile zu einem funktionalen Protein zusammengeführt.

Weblinks

• The Intein Database (engl., New England Biolabs)