Dynamische Kernpolarisierung für Strukturaufklärung von großen Protein-RNA Komplexen mittels Festkörper-NMR-Spektroskopie

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Björn Corzilius; Dr. Alexander Marchanka
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 399211197

In diesem Forschungsprojekt beabsichtigen wir, die Durchführbarkeit der dynamischen Kernpolarisierung (DNP) zur Strukturuntersuchung von großen RNA-Protein-Komplexen mittels Festkörper-NMR zu untersuchen. Die Festkörper-NMR wurde bereits erfolgreich zur Strukturaufklärung von Amyloid-Fibrillen, Membranproteinen und großen Proteinkomplexen angewendet; erste Untersuchungen von Protein-RNA-Komplexen wurden kürzlich berichtet. Während die Strukturinformation für kleine Protein-RNA Komplexe innerhalb angemessener Zeit gewonnen werden kann, sind Strukturuntersuchungen von großen Komplexen wegen geringer Empfindlichkeit und starker Signalüberlappung sehr viel zeitaufwändiger - und oft sogar dadurch unmöglich. DNP ermöglicht eine enorme Steigerung der Empfindlichkeit von NMR Experimenten, da die Elektronspin-Polarisation von einem paramagnetischen Polarisierungsmittel zu Kernspins transferiert wird. Der DNP-Verstärkungsfaktor kann typischerweise zwei Größenordnungen erreichen, was zu einer Zeitersparung von vier Größenordnungen führt. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, 3D- und 4D-Experimente innerhalb von wenigen Tagen durchzuführen. Durch die Kooperation unserer Forschungsgruppen vereinen wir einzigartige Erfahrung im Bereich von Strukturbiologie von RNA mittels MAS-NMR-Spektroskopie und im Bereich von DNP-verstärkter MAS-NMR. Dies ermöglicht uns die Methodenentwicklung für Strukturuntersuchungen von großen Protein-RNA Komplexen mit atomarer Auflösung in nativ-ähnlichen (close-to-native) Bedingungen. Die in diesem Projekt entwickelten Methoden werden eine breite Anwendbarkeit in mehreren Bereichen der Strukturbiologie finden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen