Protein precipitates, aggregation kinetics and membrane protein receptors characterized by solid-state NMR
Charakterisierung von Proteinpräzipitaten, Aggregationskinetik und Membranproteinen mittels Festkörper-NMR
von Manuel Etzkorn
Datum der mündl. Prüfung:2008-06-19
Erschienen:2008-10-01
Betreuer:Prof. Dr. Tim Salditt
Gutachter:Prof. Dr. Christian Griesinger
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Name:etzkorn.pdf
Size:27.4Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
Zusammenfassung
Englisch
This work addresses the investigation of insoluble, biomolecular systems using nuclear magnetic resonance (NMR). Introducing novel areas of applications an atomic picture of the precipitated state of the Crh protein as well as kinetic information of protein aggregation using real time solid-state NMR could be obtained. Additionally the SRII/HtrII membrane protein system was studied. Experimental results obtained on SRII and on SRII in complex with HtrII led to the identification of an extended binding mode between the two membrane proteins. Measurements on the light activated state of the complex were carried out to investigate the mechanism of signal transduction. Functional aspects were also investigated for the multidomain membrane protein DcuS. Therefore spectra obtained on an isolated insoluble domain were compared to in silico structure prediction data. The results were combined with previous data of an additional soluble domain as well as mutagenesis data. A self consistent model of signal transduction, which may represent a general mechanism present also in similar systems, could be proposed.
Keywords: solid-state NMR; Membrane proteins; protein aggregation; MAS NMR; crh; Sensory rhodopsin; DcuS
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der
Untersuchung nicht löslicher, biomolekularer Systeme
mit Hilfe der Kernmagnetischen-Resonanzspektroskopie
(NMR). Einen Schwerpunkt bildet die Erkundung neuer
Anwendungsgebiete wie die Messung an aus Lösung
ausgefallenen Proteinen und die zweidimensionale
Festkörper-Echtzeitspektroskopie. Des Weiteren wurden
die Grenzen bekannter Anwendungsgebiete, insbesondere
im Bereich der Membranproteine, ausgelotet und durch
neue Analysemethoden erweitert. Im Einzelnen konnte ein
atomares Bild des präzipitierten Zustandes des
Crh-Proteins entwickelt werden. Ausgehend von diesen
Ergebnissen konnte erstmalig Proteinaggregation,
induziert durch eine temperaturbedingte strukturelle
Umwandlung des Crh-Präzipitats, in Echtzeit aufgenommen
und kinetisch analysiert werden.
Im Weiteren wurde das System der zwei Membranproteine
SRII und HtrII untersucht. Neben Untersuchungen an
isoliertem SRII führten Messungen an dem Proteinkomplex
der beiden Proteine zu einem erweiterten Bild der
SRII/HtrII-Bindungsfläche. Zusätzlich wurde die
Funktionsweise des SRII/HtrII-Komplexes mit Hilfe von
Spektren nach Lichtaktivierung untersucht.
Abschließend wurde durch Kombination verschiedener
Techniken eine strukturelle Untersuchung des
Multidomänen-Membranproteins DcuS im besonderen
Hinblick auf dessen Funktion vorgenommen. Hierzu wurden
erstmalig die spektroskopischen Daten einer nicht
löslichen Domäne im Vergleich zu einer
computergestützten Strukturvorhersage analysiert. Die
erhaltenen Ergebnisse, sowie Informationen
vorausgegangener Untersuchungen ermöglichten die
Einführung eines konsistenten Modells der
Signalweiterleitung. Vergleiche mit ähnlichen Systemen
deuten eine Allgemeingültigkeit des vorgeschlagenen
Mechanismus an.
Schlagwörter: Festkörper NMR; Membran Proteine; Protein Aggregation; MAS NMR; Crh; Sensorisches Rhodopsin; DcuS