Gezielte Modifikation sowie Analyse der Bindungseigenschaften des Histidin Bindeproteins aus Escherichia coli und des GCN4 Leucinzippers aus Saccharomyces cerevisiae

Abstract

Das Histidin-Bindeprotein (HisJ) gehört zur Familie der löslichen periplasmatischen Rezeptorproteine gramnegativer Bakterien wie Escherichia coli. HisJ ist am Transport von Histidin ins Zytoplasma beteiligt und besitzt für seinen Liganden eine Affinität im nanomolaren Bereich. Durch Austausch eines Leucinrestes an Position 52 gegen ein Phenylalanin konnte die Affinität des HisJ für Histidin, Arginin und Lysin deutlich erhöht werden. Durch Bestimmung der Bindungskonstanten für die jeweiligen D Enantiomere konnte gezeigt werden, dass diese Steigerung der Affinität auf verstärkten hydrophoben Wechselwirkungen des Phenylalanins mit den Seitenkettenatomen der Liganden beruht. Anhand von Untersuchungen der Wechselwirkung des HisJ mit zwei Histidinderivaten konnten Rückschlüsse auf die Orietierung der D Enantiomere in der Bindungstasche gezogen werden. Es wurde außerdem gezeigt, dass die akalischen Aminosäuren in der Lage sind, HisJ zu stabilisieren, allerdings korreliert das Ausma! ß der Stabilisierung nicht mit der Affinität der Proteins für den jeweiligen Liganden. GCN4, ein allgemeiner Transkriptionsaktivator aus der Hefe, bildet stabile Homodimere durch hydrophobe Wechselwirkungen zwischen Leucinresten an jeder siebten Position. Austausch eines oder zweier dieser Leucinreste gegen ein Glycin bzw. ein Alanin resultiert in drastischem Einbruch der Dimerisierungstendenz des GCN4. Unter Verwendung des ToxR-System zur Untersuchung molekularer Wechselwirkungen wurde eine Bibliothek niedermolekularer Substanzen auf eine Verbindung durchmustert, die in der Lage ist, die Fähigkeit des GCN4 zur Ausbildung stabiler Homodimere wiederherzustellen.