Crystallographic studies on DNA in complex with antibiotics and effects of anisotropic scaling on structure solution

Abstract

Die Arbeit befasst sich mit der Strukturaufklärung von Komplexen zwischen DNA und Antibiotika, wobei die Kristallstrukturen der drei Komplexe d(AACCGGTT)-Trioxacarcin, d(CGTACG)-Trioxacarcin und d(ACGTACGT)-Echinomycin beschrieben werden. Sowohl bei Trioxacarcin A als auch bei Echinomycin handelt es sich um Naturstoffe, die von Streptomyceten hergestellt werden. Trioxacarcin A interkaliert zwischen den Basenpaaren der DNA und bindet auβerdem kovalent zu N7 einer Guanin-Base. Im erstgenannten Komplex verursacht Trioxacarcin das Herausdrehen der nicht-endständigen Thymin-Base aus dem gebildeten Duplex, während bei dem Oligonukleotid d(CGTACG) die Bildung eines Hexaplexes induziert wird. Echinomycin bindet sich dagegen durch Bisinterkalation an DNA, wofür zwei Quinoxalin-Gruppen eingesetzt werden. Die Kristallstruktur zeigt eine Wechselwirkung der DNA-Basen mit Mangan(II)-Ionen, die wahrscheinlich durch die starke Verzerrung der DNA durch Echinomycin ermöglicht wird. Alle drei Kristallstrukturen wurden durch experimentelle Phasenbestimmung gelöst, wobei die Methoden MAD, SAD und SIRAS angewendet wurden. Ein methodischer Teil der Arbeit befasst sich mit dem Effekt der anisotropen Skalierung auf die Strukturlösung von Makromolekülen. Es wird am Beispiel einer Peptid-Struktur gezeigt, dass bei stark anisotrop streuenden Kristallen die Qualität der Elektronendichte-Karten mit Hilfe einer entsprechenden Skalierung deutlich verbessert werden kann.