Ziel dieser Arbeit war die Bestimmung und Verfeinerung der Lösungsstruktur der rekombinanten pI=5,1 Isoform des H-FABPs aus Rinderherz. Dabei wurde von Proben mit einem Fettsäuregemisch ausgegangen und somit die HOLO-Form des Proteins untersucht. Der Einsatz von mehrdimensionaler NMR-Spektroskopie zur Bestimmung von Abstandsrandbedingungen, stereospezifischen Zuordnungen und Diederwinkeln aus 3J-Kopplungskonstanten ermöglichte die Verwendung von 1877 Abstandsrandbedingungen, 52 stereospezifischen Zuordnungen und 81 Diederwinkelbeschränkungen. Die Struktur basiert im Schnitt auf 15 geometrischen Beschränkungen je Aminosäurerest. Mit einem mittleren globalen RMSD-Wert der Rückgratatome von 1,07±0,15 Å und den relativ niedrigen berechneten Energiewerten sind die Ansprüche an eine hochaufgelöste Struktur erfüllt. Vergleiche mehrerer struktureller Kriterien mit 160 Proteinkristallstrukturen haben ergeben, daß die hier bestimmte Lösungsstruktur in ihrer Güte einer Kristallstruktur mit einer Auflösung von etwa 2,4 Å entspricht.
Die Molekulardynamiksimulation der energetisch niedrigsten Lösungsstruktur in einer Wassersimulation führte anfangs zu einer raschen Konformationsänderung der Struktur. Diese war gekennzeichnet durch eine Vergrößerung des als Eingangsportal für den Fettsäureliganden postulierten Bereiches. Zugleich wurden zwei weitere kleine Öffnungen erkennbar, welche als Austrittsöffnungen für Wassermoleküle dienen könnten.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 1.1. Die Familie der Lipidbindungsproteine
- 1.2. Die Struktur des H-FABPs aus Rinderherz
- 2. Theorie und Methoden
- 2.1. Kern-Overhauser-Effekt
- 2.2. Diederwinkel
- 3. Proteinstruktur in Lösung
- 3.1. Distanzgeometrierechnungen
- 3.2. REDAC Strategie
- 3.3. DYANA
- 3.4. Energieminimierung
- 3.5.1. LINCS-Algorithmus
- 3.5.2. Periodische Randbedingungen
- 3.5.3. Das Kraftfeld
- 4. Ergebnisse und Diskussion
- 4.1. Distanzgeometrierechnungen
- 4.2. Molekulardynamikrechnung
- 4.3. Schlußfolgerungen
- 5. Zusammenfassung
- 6. Literatur
- A. Anhang
- A.1. Chemische Verschiebungen
- A.2. Stereospezifische Zuordnungen
- A.3. Diederwinkel
- A.4. NOE-Abstandsliste
- A.5. Parameterset für die Molekulardynamik
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Dissertation befasst sich mit der Bestimmung der Lösungsstruktur von H-FABP aus Rinderherz mithilfe mehrdimensionaler NMR-Spektroskopie und Molekulardynamiksimulationen. Ziel ist es, ein detailliertes Verständnis der dreidimensionalen Struktur des Proteins in Lösung zu gewinnen.
- Strukturbestimmung von H-FABP mittels NMR-Spektroskopie
- Anwendung von Molekulardynamiksimulationen zur Verfeinerung der Proteinstruktur
- Untersuchung der dynamischen Eigenschaften des Proteins in Lösung
- Analyse der Interaktionen von H-FABP mit Liganden
- Bedeutung der Proteinstruktur für die Funktion von H-FABP
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel bietet eine Einführung in die Familie der Lipidbindungsproteine und die Struktur des H-FABPs aus Rinderherz. Das zweite Kapitel behandelt die theoretischen Grundlagen und Methoden, die für die Strukturbestimmung verwendet wurden, wie den Kern-Overhauser-Effekt und Diederwinkel. Kapitel drei konzentriert sich auf die Proteinstruktur in Lösung, einschließlich Distanzgeometrierechnungen, REDAC-Strategie, DYANA und Energieminimierung. Die Ergebnisse und Diskussionen werden in Kapitel vier präsentiert, wobei die Distanzgeometrierechnungen und Molekulardynamikrechnungen im Detail betrachtet werden. Kapitel fünf fasst die Ergebnisse der Dissertation zusammen.
Schlüsselwörter
H-FABP, Lipidbindungsprotein, NMR-Spektroskopie, Molekulardynamiksimulation, Proteinstruktur, Lösungsstruktur, Distanzgeometrierechnungen, Diederwinkel, NOE, REDAC, DYANA, Energieminimierung.
- Quote paper
- Thorsten Brandau (Author), 2000, Bestimmung der Lösungsstruktur von H-FABP aus Rinderherz mit mehrdimensionaler NMR-Spektroskopie und Molekulardynamiksimulation, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/227
