NMR Untersuchungen von Faltungszwischenstufen von Apo-Myoglobin

Proteine (Enzyme) sind lange Ketten aus Aminosäuren. Diese Aminosäureketten sind räumlich in spezielle Anordnungen gefaltet. Diese Anordnung verleiht den Enzymen ihre Fähigkeit, beispielsweise Signale im Organismus zu übertragen oder chemische Reaktionen durchzuführen. Die Grundprinzipien, die zur Faltung der Proteine führen, sind zu einem großen Teil noch unverstanden. Mit Hinblick sowohl auf die steigende industrielle Bedeutung von Enzymreaktionen mittels maßgeschneiderter Enzyme, als auch auf die medizinischen Auswirkungen der Proteinfaltung (beispielsweise Prionenerkrankungen wie BSE), sollen im vorgeschlagenen Projekt Studien zum besseren Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen der Proteinfaltung durchgeführt werden. Dazu wird die Methode der magnetischen Kernresonanzspektroskopie (Nuclear Magnetic Resonance, NMR) herangezogen. Diese ist die einzige Methode, mit der sich die dreidimensionale Struktur von Proteinen in Lösung bestimmen läßt. Zusätzlich erhält man Information über die relative Beweglichkeit im Protein. Die Studien werden an Apo-Myoglobin (dem Sauerstoffspeicherprotein im Muskelgewebe ohne sein Häm-Molekül) durchgeführt. Diese Protein ist einzigartig, weil es einen stabilen Übergangszustand bei seiner Faltung aufweist, der mittels NMR-Methoden studiert werden kann. Durch den gezielten Austausch einzelner Aminosäuren in der Proteinkette wurden neue Myoglobine mit anderen Faltungseigenschaften hergestellt. Im Zuge des vorgeschlagenen Projektes soll die dreidimensionale Struktur des Übergangszustandes des derart modifizierten Apo-Myoglobins "His64Phe" in Lösung mittels modernster NMR-Methoden ermittelt werden. Daraus werden entscheidende neue Erkenntnisse über den Einfluß einzelner Aminosäuren auf den Faltungsprozeß erwartet.