Department Chemie
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A13

Charakterisierung von Konformationsdynamik in Proteinen und Bindungspartnern mit Hilfe von Festkörper-NMR-Spektroskopie

 

Wir planen die Entwicklung und Anwendung von Festkörper-NMR Methodik, die mit hoher Sensitivität für Proteinfunktionen maßgebliche Dynamik charakterisiert. In der Vergangenheit konnten wir zeigen, dass die Protonendetektion in der Festkörper-NMR einen immensen Empfindlichkeitsgewinn ermöglicht. Durch das hohe gyromagnetische Verhältnis sind Protonen aber nicht nur ein idealer Detektionsnukleus, sondern weisen ein bisher nur in Ansätzen erkennbares Potential auf, was das Aufspüren und Charakterisieren von Proteindynamik betrifft. In diesem Bereich entwickeln wir Methodik, die gezielt die starken magnetischen Interaktionen der Protonen zu nutzen vermögen. Wir wollen dabei insbesondere Möglichkeiten generieren, zwei wichtige Komponenten der Proteindynamik mit Hilfe von Festkörper-NMR-Spektroskopie zu charakterisieren: i) die Dynamik von regulatorischen Protein-Ligand-Interaktionen und ihre Auswirkung auf die Proteindynamik selbst, ii) zum anderen die Dynamik von intermolekularen Interaktionen in der enzymatischen Katalyse. Wir werden die protonengestützte Methodik nicht nur als Exempel vorführen, um zukünftige biologische Fragestellungen damit lösen zu können, sondern bereits hier zwei wichtige Fragen in den Fokus nehmen. Die lokale Bindung des Proteins PstA eines bakteriellen Secondary Messengers (c-di-AMP) führt offenbar zu einer partiellen Rigidisierung größerer Bereiche der Bindetasche, die sich auf die Dynamik anderer nicht mit Röntgenstrukturen zu charakterisierenden Bereiche des Trimers und damit die Affinität gegenüber Liganden auswirkt. Wir wollen hier verstehen, wie das lokale Anbinden strukturell an globale Stabilisierung des Proteins gekoppelt ist. In einem zweiten Fokus wollen wir die Dynamik der Protein-Wasser-Interaktion untersuchen, die sich für die Klasse der Carboanhydrasen als entscheidender Faktor sowohl für die Katalyse selbst als auch die Affinität zu Inhibitoren herauskristallisiert hat. Für beide Prozesse sind empfindliche, protonenbasierte Ansätze notwendig, die hier entwickelt und angewendet werden sollen.