Protein precipitates, aggregation kinetics and membrane protein receptors characterized by solid-state NMR

Abstract

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.