Solid-state NMR of (membrane) protein complexes: Novel methods and applications
Festkörper-NMR von (Membran-) Proteinkomplexen: Neue Methoden und Anwendungen
von Ovidiu-Cristian Andronesi
Datum der mündl. Prüfung:2006-04-18
Erschienen:2006-07-06
Betreuer:Prof. Dr. Tim Salditt
Gutachter:Prof. Dr. Christian Griesinger
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http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2702
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Description:Dissertation
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Zusammenfassung
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The aim of this thesis was to develop multidimensional high-resolution experiments that can be incorporated in a general strategy for 3D structure determination of uniformly labeled membrane proteins or fibrils (i.e. protein complexes) by MAS solid-state NMR spectroscopy. In particular, molecule orientation, dynamics and hydration have been investigated. It is proved that orientation of membrane proteins (e.g. Gramicidin A, WALP23) in aligned lipid bilayers can be obtained by recoupling N-15 CSA at fast MAS rates. A combination of scalar-coupling and dipolar-coupling based experiments (i.e. dynamics-based spectral editing) is proposed to study mobility of protein domains as shown for the cardiac modulator Phospholamban. Finally, a model of the paired helical filaments formed by protein Tau in Alzheimer`s Disease is obtained from water-protein magnetization transfer (i.e. water-edited) experiments.
Keywords: Solid-state NMR spectroscopy; Magic Angle Spinning; Membrane proteins; Protein fibrils; Protein structure; Dynamics; Orientation; Hydration
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Das Ziel dieser Arbeit war es, hochaufgelöste mehrdimensionale Experimente zu entwickeln, die im Rahmen einer allgemeinen Strategie zur 3D-Strukturbestimmung von uniform isotopenmarkierten Membranproteinen oder Fibrillen (d.h. Proteinkomplexen) durch Festkörper-MAS-NMR-Spektroskopie eingesetzt werden können. Insbesondere wurden molekulare Orientierung, Dynamik und Hydratisierung untersucht. Es wird gezeigt, daß die Orientierung von Membranproteinen (z.B. Gramicidin A, WALP23) in ausgerichteten Lipiddoppelschichten durch Wiedereinführung des CSA von N-15 bei hohen MAS-Raten bestimmt werden kann. Eine Kombination von auf skalarer und dipolarer Kopplung basierenden Experimenten (d.h. dynamikbasiertes spektrales Editieren) wird vorgestellt, um die Mobilität von Proteindomänen zu untersuchen; dies wird am die Herzfunktion modulierenden Protein Phospholamban gezeigt. Schließlich wird ein Modell für die gepaarten helikalen Filamente, die das Protein Tau in der Alzheimerschen Erkrankung bildet, aus Experimenten mit Magnetisierungstransfer von Wasser zu Protein (d.h. wassereditierte Experimente) entwickelt.
Schlagwörter: Festkörper-NMR-Spektroskopie; Magic Angle Spinning; Membranproteine; Proteinfibrillen; Proteinstruktur; Dynamik; Orientierung; Hydratisierung