Welches sind die wichtigsten Proteinen des circadianen Schrittmachers?
CLOCK, BMAL1, PER, CRY und NPAS2
Circadiane_Rhythmik
Circadiane_Rhythmik

=== Molekularbiologie bei Säugetieren ===
Bei Säugetieren findet sich der zentrale circadiane Schrittmacher im Nucleus suprachiasmaticus des Hypothalamus, der weitere periphere Schrittmacher koordiniert. Die molekulare Uhr läuft durch eine Transkriptions-Translations-Rückkopplung, indem die Proteintranslation die Transkription des Genes dieses Proteins hemmt. Beteiligt sind mehrere Proteine, von denen CLOCK, BMAL1, PER, CRY und NPAS2 als Schlüsselproteine gelten. Die circadiane molekulare Uhr (CMC = ''circadian molecular clock'') hat dabei einen positiven Arm mit einem CLOCK-BMAL1-Heterodimer, das den negativen Arm mit einem PER-CRY-Heterodimer stimuliert, welches den positiven Arm hemmt. Eine Rückkopplungs-Sequenz dauert etwa 24 Stunden, wobei eine Oszillation der Proteinexpression besteht. Diese wird für die beiden Proteine BMAL1 und CLOCK durch zwei Zellkern-Rezeptoren (REV-ERB-α und REV-ERB-β) gesteuert und hierdurch die circadiane Rhythmik moduliert. Periphere Gewebe verfügen über einen ähnlichen Zyklus, werden aber vom zentralen Schrittmacher durch indirekte neuronale und hormonelle Signale sowie Temperaturveränderungen synchronisiert.
Die synthetisch entwickelten Agonisten SR9009 und SR9011 der Zellkernrezeptoren REV-ERB-α und REV-ERB-β können durch Hemmung der BMAL1-Expression die Stärke der circadianen Oszillationen reduzieren. Bei Mäusen führte die Injektion der Agonisten zu einem erhöhten basalen Sauerstoffbedarf und einem Verlust an Fettgewebe. Weiterhin zeigte sich eine verminderte Lipogenese in der Leber, eine vermehrte Glucose- und Lipid-Oxidation in Muskelzellen und eine verminderte Triglycerid-Synthese und -Speicherung in weißen Fettzellen.
Metalloproteine
Ein Metalloprotein ist ein Protein, welches ein oder mehrere Metalle enthält, ohne katalytisch aktiv sein zu müssen. Die Metallionen in diesen Proteinen sind kritisch für deren Funktion, Struktur und/oder Stabilität. Katalytisch aktive Metalloproteine werden als Metalloenzyme bezeichnet (siehe dort). Sie spielen eine entscheidende Rolle bei biologischen Prozessen, die zu den komplexesten und wichtigsten gehören, die in der Natur vorkommen. Zu nennen sind hier in erster Linie Photosynthese, Atmung (Respiration), die molekulare Reduktion von Sauerstoff, die Oxidation von Wasser und die Stickstofffixierung. Metalloproteine machen nahezu die Hälfte aller in der Natur vorkommenden Proteine aus, was ihre Bedeutung unterstreicht. Transcription-Translation_Feedback_Loop Aminosäuren
Metalloproteine
Ein Metalloprotein ist ein Protein, welches ein oder mehrere Metalle enthält, ohne katalytisch aktiv sein zu müssen. Die Metallionen in diesen Proteinen sind kritisch für deren Funktion, Struktur und/oder Stabilität. Katalytisch aktive Metalloproteine werden als Metalloenzyme bezeichnet (siehe dort). Sie spielen eine entscheidende Rolle bei biologischen Prozessen, die zu den komplexesten und wichtigsten gehören, die in der Natur vorkommen. Zu nennen sind hier in erster Linie Photosynthese, Atmung (Respiration), die molekulare Reduktion von Sauerstoff, die Oxidation von Wasser und die Stickstofffixierung. Metalloproteine machen nahezu die Hälfte aller in der Natur vorkommenden Proteine aus, was ihre Bedeutung unterstreicht. Transcription-Translation_Feedback_Loop

== Alternativen zum TTFL-Modell ==
Es wurden auch posttranslationale Rückkopplungsschleifen (PTFL) aufgedeckt, die an der Regulierung von ''Clock''-Genen beteiligt sind und häufig in Verbindung mit dem TTFL-Modell arbeiten. Sowohl bei Säugetieren als auch bei Pflanzen regulieren posttranslationale Modifikationen wie Phosphorylierung und Acetylierung die Häufigkeit und/oder die Aktivität von ''Clock''-Genen und -Proteinen. Beispielsweise wurde gezeigt, dass die Phosphorylierungsgrade von TTFL-Komponenten rhythmisch variieren. Diese posttranslationalen Modifikationen können als Degradationssignale, Bindungsregulatoren und Signale für die Rekrutierung zusätzlicher Transkriptionsfaktoren dienen.
Insbesondere zeigen Cyanobakterien rhythmische Veränderungen der Phosphorylierung nach 24 Stunden in einer von Transkription und Translation unabhängigen Rückkopplungsschleife: circadiane Rhythmen der Phosphorylierung werden beobachtet, wenn die Kai-Proteine der Rückkopplungsschleife mit ATP in ein Reagenzglas gegeben werden, unabhängig von anderen zellulären Mechanismen. Es ist allgemein anerkannt, dass dieses posttranslationale System aus drei Proteinen der Hauptoszillator ist, der notwendig und ausreichend ist, um den täglichen Rhythmus voranzutreiben.
Zusätzlich zum Kai-System in Cyanobakterien wurde gezeigt, dass die Oxidation von Peroxiredoxin unabhängig von der Transkription und Translation sowohl in roten Säugetierblutzellen als auch in ''Ostreococcus tauri''-Zellen der Alge auftritt. Es wurde festgestellt, dass dieses System in vielen Organismen konserviert ist. Es ist nicht klar, ob das Peroxiredoxin-System mit TTFL-basierten Uhren interagiert oder selbst Teil einer neuen PTFL-basierten Uhr ist. Beide Befunde implizieren jedoch, dass in einigen Organismen oder Zelltypen PTFL ausreichen, um den circadianen Rhythmus zu steuern. Aminosäuren

==== Aminosäuren als Bausteine von Proteinen ====
Die natürlich vorkommenden 20 proteinogenen Standard-Aminosäuren, gruppiert nach physikalisch-chemischen Eigenschaften
L-Aminosäuren sind in der Biochemie von großer Bedeutung, da sie die Bausteine von Peptiden und Proteinen (Eiweißen) sind. Bisher sind über zwanzig sogenannte ''proteinogene'' Aminosäuren bekannt. Dies sind zunächst jene 20 L-α-Aminosäuren, die als Standard-Aminosäuren durch Codons von je drei Nukleinbasen in der DNA nach dem Standard-Code codiert werden. Zu diesen ''kanonisch'' genannten Aminosäuren sind inzwischen zwei weitere hinzugekommen, Selenocystein und Pyrrolysin. Beide nicht-kanonischen sind ebenfalls α-Aminosäuren, bezogen auf die endständige Carboxygruppe ist die Aminogruppe am unmittelbar benachbarten Kohlenstoffatom gebunden (Cα). Darüber hinaus gibt es noch weitere Aminosäuren, die als Bestandteil von Proteinen oder Peptiden auftreten, jedoch nicht codiert werden.
Aminosäureketten mit einer Kettenlänge unter zirka 100 Aminosäuren werden meist als Peptide bezeichnet, bei den größeren ribosomal gebildeten spricht man von Proteinen. Die einzelnen Aminosäuren sind dabei innerhalb der Kette je über Peptidbindungen (Säureamid) verknüpft. Ein automatisiertes Verfahren zur Synthese von Peptiden liefert die Merrifield-Synthese.
In Form von Nahrung aufgenommene Proteine werden bei der Verdauung in L-Aminosäuren zerlegt. In der Leber werden sie weiter verwertet. Entweder werden sie zur Proteinbiosynthese verwendet oder abgebaut (''siehe auch:'' Aminosäureindex). Die wichtigsten Mechanismen des Aminosäurenabbaus sind: