Struktur und Dynamik des Proteins ACBP im Faltungsprozess

Der Mechanismus, wie ein lineares Protein nach dessen Synthese am Ribosom seine native Faltung einnimmt, ist immer noch eines der interessantesten Probleme auf dem Gebiet der Strukturchemie. Proteinfaltung hat angesichts der Decodierung des menschlichen Genoms im Jahre 2001 zusätzlich an Bedeutung gewonnen. Es gibt somit eine unglaubliche Fülle an Proteinen, die in ihrer Amino-säuresequenz, nicht aber in ihrer Struktur und Funktion bekannt sind. Darum wird auf verschiedenen Wegen versucht, Methoden zu entwickeln, um Strukturvorhersagen allein anhand der Primärsequenz zu ermöglichen. Wie drastisch sich andererseits Störungen bei der Proteinfaltung möglicherweise auswirken, zeigen uns Krankheiten wie Kreutzfeld-Jakob, Alzheimer oder Parkinson, bei denen mißgefaltete oder teilgefaltete Proteine als Ursache vermutet werden. Die Aufklärung von entscheidenden molekularen Faktoren im Prozeß der Proteinfaltung ist das Hauptinteresse dieses Projektes. Das Acyl-Coenzym A bindende Protein, ACBP, soll dabei als Modellsystem dienen. Eine vergleichende Studie zwischen Rinder-ACBP und seinem entfernten Homologen aus Hefe soll angestellt werden. Verschiedene Anwendungen der Kernresonanz-spektroskopie (NMR) sollen ergänzende Informationen über die Struktur, Dynamik und Kinetik des Faltungsprozesses dieser Proteine liefern. Das Hauptaugenmerk liegt einerseits auf einer detaillierten Analyse des denaturierten Zustandes von Rinder- und Hefe-ACBP, welcher möglicherweise bereits entscheidende Strukturmerkmale der nativen Faltung besitzt. Die chemische Verschiebung der Rückgratatome des Proteins sowie Relaxationseigenschaften der Amid 15N-Kerne sollen das Ausmaß an Restsekundärstruktur und an konformationeller Flexibilität angeben. Der Effekt von künstlich eingebauten paramagnetischen Relaxationsreagenzien gibt zusätzlich Auskunft über die dreidimensionale Anordnung des sehr flexiblen Protein-Rückgrates im denaturierten Zustand. Andererseits soll anhand einer quenched-flow Analyse mit NMR detektiertem Protonenaustausch die Kinetik des Faltungsprozesses untersucht werden, um die ersten Übergangszustände auf dem Weg zur nativen Struktur zu finden. Durch eine Analyse der bekannten ACBP Varianten und ein Vergleich mit den erhaltenen Resultaten sollen mögliche entscheidende Faktoren bestimmt werden, die der Aminosäuresequenz zugrunde liegen und verantwortlich sind für das schnelle und effiziente Falten von ACBP. Zusätzlich soll die Untersuchung an zwei verschiedenen Proteinen von zwei verschieden Spezies die Frage beantworten, ob und in welchem Ausmaß Faltungseigenschaften in der Evolution konserviert werden.