Entwicklung von Lanthanoid-Tags für die biomolekulare NMR-Spektroskopie
Development of lanthanide-binding tags for biomolecular NMR spectroscopy
Fabian Peters
Doctoral thesis
Date of Examination:
2010-12-15
Date of issue:
2011-05-02
Advisor:
Griesinger, Christian Prof. Dr.
Referee:
Diederichsen, Ulf Prof. Dr.
Referee:
Griesinger, Christian Prof. Dr.
Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B095-9
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Name:
peters.pdf
Size:
32,4 MB
Format:
PDF
Description:
Dissertation
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Abstract
English
Paramagnetically induced effects such as pseudocontact shifts (PCSs) and residual dipolar couplings (RDCs) are valuable parameters for biomolecular NMR spectroscopy. They contain angular and long-distance information, which can be used for structure determination, as well as information about the dynamics of a molecule. In this work developement, synthesis, and application of Cys-Ph-TAHA (Cysteinyl-phenyl-triaminohexaacetate) are described, which is a new nonadentate lanthanide-binding tag for paramagnetic labeling of proteins. The pre-loaded tag can be linked selectively to single solvent-exposed cysteine residues via a disulfide bridge. The performance of the tag was investigated using two cysteine mutants of ubiquitin and different lanthanide ions. Large RDCs and PCSs could be measured which were in excellent agreement with the back-calculated values. With this data, the properties of PCS- and RDC-derived alignment tensors were analyzed in detail. The simultaneous use of RDCs and PCSs resulted in a combined tensor providing very good fits for both data sets.
Keywords: Paramagnetic NMR; Lanthanides; Pseudocontact shifts; Residual dipolar coupling; Ubiquitin
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Paramagnetisch induzierte Effekte, wie Pseudokontaktverschiebungen (PCSs) oder residuale dipolare Kopplungen (RDCs) sind für die biomolekulare NMR-Spektroskopie von großem Wert. Sie enthalten sowohl langreichweitige Informationen über Abstände und Winkel, die zur Strukturbestimmung verwendet werden können, als auch Informationen über die Dynamik eines Moleküls. In dieser Arbeit werden die Entwicklung, Synthese und Anwendung von Cys-Ph-TAHA (Cysteinyl-Phenyl-Triaminohexaacetat), einem neuartigen, neunzähnigen Lanthanoid-Tag für die paramagnetische Markierung von Proteinen beschrieben. Der vorbeladene Tag kann an oberflächenexponierte Cysteinreste über eine Disulfidbrücke selektiv gebunden werden. Die Eigenschaften des Tags wurden an zwei Ubiquitin-Cysteinmutanten und verschiedenen Lanthanoidionen untersucht. Es wurden große RDCs und PCSs gemessen, die in exzellenter Übereinstimmung mit zurückberechneten Werten waren. Mit den erhaltenen Daten wurden die Eigenschaften der PCS- beziehungsweise RDC-basierten Alignmenttensoren näher untersucht. Durch die gleichzeitige Auswertung von PCSs und RDCs konnte ein gemeinsamer Tensor bestimmt werden, der für beide Daten sehr gute Korrelationen zeigte.
Schlagwörter: Paramagnetische NMR; Lanthanoide; Pseudokontaktverschiebung; Residuale dipolare Kopplung; Ubiquitin
