dc.contributor.advisor | Zweckstetter, Markus Dr. | de |
dc.contributor.author | Korukottu, Jegannath | de |
dc.date.accessioned | 2013-01-22T15:39:40Z | de |
dc.date.available | 2013-01-30T23:51:00Z | de |
dc.date.issued | 2008-04-08 | de |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-F127-B | de |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-3405 | |
dc.description.abstract | NMR-Spektroskopie ermöglicht die
Bestimmung hoch-aufgelöster Strukturen von Biomolekülen unter
nahezu physiologischen Bedingungen. In den letzten 20 Jahren wurden
erhebliche Fortschritte in der NMR-Spektroskopie erzielt, durch die
Vielzahl sequenzierter Genome werden jedoch Hochdurchsatzverfahren
zur Bestimmung der Tertiärstruktur von Proteinen immer wichtiger.
Die Datenaufnahme kann erheblich beschleunigt werden, wenn moderne
NMR-Spektrometer mit Methoden kombiniert werden, welche effizient
chemische Verschiebungen in mehrdimensionalen NMR-Experimenten
messen. Daher sind die Datenanalyse und insbesondere die
Notwendigkeit, chemische Verschiebungen sequenzspezifisch den
Atomen der Seitenketten zuzuordnen, die Haupthindernisse für eine
schnelle NMR-basierte Proteinstrukturbestimmung. In Kapitel 2 wird
die Methode FastNMR (FAst STructure determination by NMR)
beschrieben, welche ausgehend von nicht zugeordneten NMR-Daten die
automatische Bestimmung hoch-aufgelöster Strukturen von Proteinen -
die aus einer Domäne bestehen - ermöglicht. Mittels FastNMR wurde
automatisch die de novo Struktur des aus 65 Aminosäuren
bestehenden, aus Kegelschnecken stammenden Neurotoxins
Conkunitzin-S2 bestimmt.
Eine große Zahl von Proteinen, wie z.B. Membranproteine oder
unlösliche Aggregate von Peptiden und komplexeren Systemen, läßt
sich allerdings nicht mit den zuvor beschrieben Methoden
untersuchen, da diese Proteine nicht in Lösung gebracht werden
können, um mit Hilfe von Lösungs-NMR untersucht zu werden. Daher
besteht ein großes Interesse an der Entwicklung von Methoden zur
Proteinstruktur-Aufklärung, die nicht auf Lösungs-NMR beschränkt
sind. In Kapitel 3 und 4 dieser Arbeit wird gezeigt, dass mit Hilfe
der in Lösung-NMR gewonnen Erkenntnisse eine schnelle Aufklärung
von globulären Proteinen, wie z.B. dem Kaliumkanal-Blocker
Kalitoxin - in der freien Form als auch in der im Komplex mit
KcsA-Kv1.3 gebunden Form - durch Festkörper-NMR möglich ist.
Ebenfalls in Kapitel 4 wird ein verfeinertes Model des
KTX-KcsA-Kv1.3 Komplexes vorgestellt auf der Grundlage von
biochemischen Daten und Festkörper-NMR Ergebnissen.
Im fünften und letzten Kapitel wird ein besseres Verständnis des
Orientierungsmechanismus von Proteinen erarbeitet und erste Ansätze
für eine verbesserte Vorhersage der ladungsinduzierten Orientierung
von Proteinen vorgestellt. Ausgehend von einer bekannten
dreidimensionalen Struktur des Moleküls wird dazu ein verbessertes
elektrostatisches Modell angewendet. Erste Ergebnisse deuten an,
daß die Vorhersagekraft durch ein detailliertes elektrostatisches
Modell gegenüber der des einfachen und in PALES implementierten
Modells sich leicht verbessern könnte. | de |
dc.format.mimetype | application/pdf | de |
dc.language.iso | eng | de |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ | de |
dc.title | Rapid Determination of High-Resolution Protein Structures by Solution and Solid-state NMR Spectroscopy | de |
dc.type | doctoralThesis | de |
dc.title.translated | Beschleunigung der Bestimmung von hochaufgelösten Lösungs- und Festkörper-NMR Strukturen | de |
dc.contributor.referee | Griesinger, Christian Prof. Dr. | de |
dc.date.examination | 2008-01-22 | de |
dc.subject.dnb | 530 Physik | de |
dc.subject.gok | RRA 300 | de |
dc.description.abstracteng | NMR spectroscopy provides high-resolution
structural information of biomolecules in near-physiological
conditions. Structural studies of proteins and nucleic acids are
critical for understanding biological processes at the molecular
level. Although significant improvements were achieved in NMR
spectroscopy in the last 20 years, the increase in genome
sequencing data has created a need for rapid and efficient methods
of NMR-based structure determination. NMR data acquisition can be
accelerated significantly, when sensitive spectrometers are
combined with new methods for sampling chemical shifts in
multidimensional NMR experiments. Therefore, data analysis and in
particular the requirement to assign side chain chemical shifts to
specific atoms is the major bottleneck of rapid NMR-based structure
determination. In chapter 2, a method termed FastNMR (FAst
STructure determination by NMR), is described in detail, which
enables automatic, high-resolution NMR structure determination of
domain-sized proteins starting from unassigned NMR data. Using
FastNMR the de novo structure of the 65-residue cone snail
neurotoxin conkunitzin-S2 was determined automatically.
Large classes of proteins, such as membrane proteins and insoluble
aggregates of peptides and more complex systems, cannot be
investigated with the above method, because the proteins cannot be
made soluble for liquid-state NMR. Therefore, there is a
considerable interest in the development of methods for protein
structure determination that do not have these limitations. In
chapter 3 and 4 of this thesis, it is demonstrated that, combining
the knowledge obtained in solution-state NMR, a rapid determination
of high-resolution protein structure of globular proteins, such as,
potassium channel blocker, Kaliotoxin existing in free form and
also in complex with KcsA-Kv1.3, from solid-state NMR data could be
obtained. Also in chapter 4, an improved model of KTX-KcsA-Kv1.3
complex is proposed based on functional and solid-state NMR
data.
Finally, chapter 5 sheds light on understanding the mechanism of
alignment of proteins and efforts in improving the accuracy of
prediction of charge-induced molecular alignment from the protein's
known 3D structure, by employing more atomistically detailed
electrostatic models. Preliminary results suggest that the accuracy
in predicting RDCs and magnitude of alignment using detailed
electrostatics might improve in comparison with the simplified
model implemented in PALES. | de |
dc.contributor.coReferee | Zippelius, Annette Prof. Dr. | de |
dc.subject.topic | Mathematics and Natural Science | de |
dc.subject.ger | Lösungs | de |
dc.subject.ger | NMR-Spektroskopie | de |
dc.subject.ger | Proteinen Strukture | de |
dc.subject.ger | Festkörper | de |
dc.subject.ger | Kaliotoxin | de |
dc.subject.ger | Kaliumkanal | de |
dc.subject.ger | Proteinstrukturbestimmung | de |
dc.subject.eng | Liquid-state | de |
dc.subject.eng | NMR Spectroscopy | de |
dc.subject.eng | Protein Structures | de |
dc.subject.eng | Solid-state | de |
dc.subject.eng | Kaliotoxin | de |
dc.subject.eng | Potassium channel | de |
dc.subject.eng | protein structure determination | de |
dc.subject.bk | 42.12 Biophysik | de |
dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1728-3 | de |
dc.identifier.purl | webdoc-1728 | de |
dc.identifier.ppn | 591104636 | de |