Wieso ist das Guanidinium Kation so speziell?

• Antragsteller: Dr. Johannes Hunger
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Biophysik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252839646

Bei der Studie des Einflusses von Ionen auf die Stabilität von Proteinen findet man im Falle von einfachen anorganischen Kationen folgende Faustregel: je kleiner und höher geladen das Kation ist, desto stärker destabilisiert es Proteine in Lösung. Eine bedeutende Ausnahme bildet jedoch hierbei das Guanidinium Kation (Gdm+). Dieses eher voluminöse organische Kation, welches eine geringe Oberflächenladungsdichte besitzt, bildet Salze die die höchsten Proteindenaturierungsaktivitäten aufweisen. In den vergangenen Jahren stellte sich heraus, dass dieser Effekt bei Weitem nicht durch die Elektrolyteigenschaften von wässrigen Guanidinium- Lösungen erklärt werden kann. Vielmehr muss die Destabilisierung von Peptiden mit spezifischen Wechselwirkungen von Gdm+ mit den Proteinen verbunden sein.Tatsächlich legen Computer Simulationen das Vorhandensein derartiger spezifischer Wechselwirkungen nahe. Der genaue Mechanismus wie Gdm+ Proteine destabilisiert wird aber noch kontrovers diskutiert. Es wurde mitunter vorgeschlagen, dass Gdm+ an das Protein Rückgrat bindet, dass es mit positiv oder negativ geladenen Proteinseitenketten wechselwirkt, oder dass Gdm+ hydrophobe Fragmente von Proteinen bedeckt. Jede dieser Wechselwirkungen soll zur Destabilisierung von Proteinen führen.In diesem Projekt werden wir die Wechselwirkung von Gdm+ mit kleinen Modellproteinen untersuchen und somit die oben erwähnten Szenarien experimentell erforschen. Wir werden die Bindungsstärken von Gdm+ zu den hydrophoben Proteinfragmenten, zu den geladenen Proteinseitenketten, und zum Amidgrundgerüst des Proteins bestimmen. Somit werden wir den vorherrschenden Mechanismus der Proteindestabilisierung durch Gdm+ aufzeigen und ergründen wie das Guanidinium Kation so wirksam Proteine auffalten kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen