600 MHz-NMR-Spektrometer
Final Report Abstract
Das Bruker AVANCE III 600 MHz Spektrometer mit TCI-H/C/N-Cryoprobenkopf war und ist essentiell für eine Reihe von Forschungsprojekten, wobei insbesondere die hohe Empfindlichkeit des Cryoprobenkopfes von entscheidender Bedeutung ist. Struktur und Interaktion von Proteinen aus dem Reggie-like Operon von Prokaryoten. In diesem Projekt, das im DFG-Normalverfahren gefördert wird, werden bakterielle Proteine untersucht, die an der Organisation von Membranmikrodomänen mitwirken. Eukaryotische Homologe dieser Proteine spielen eine zentrale Rolle bei der neuronalen Regeneration und bei der Assemblierung von Rezeptoraktivierungskomplexen, z.B. bei der T-Zell-Aktivierung. Inzwischen konnten die 3D-Strukturen mehrerer Proteine aufgeklärt werden, die in Membranmikrodomänen rekrutiert werden. Die Ergebnisse aus diesem Projekt sind von Bedeutung für unser Verständnis zellulärer Aktivierungs- und Signaltransduktionsprozesse. Strukturaufklärung neuronaler Zelladhäsions- und Rezeptordomänen. In diesem durch die Konstanz Research School Chemical Biology geförderten Projekt wird die Struktur und Funktion von Proteinen aus der Immunglobulin-Superfamilie untersucht, die einen entscheidenden Einfluss auf die neuronale Entwicklung haben. Kürzlich wurde die Struktur der zweiten Ig-Domäne des Proteins Neurolin aufgeklärt. Diese zweite Ig-Domäne ist im Goldfisch von zentraler Bedeutung für die axonale Wegfindung, z.B. bei der Regeneration des Sehnervs nach Verletzung. Die hier erzielten Ergebnisse sollten auch für die neuronale Entwicklung und Regeneration in höheren Organismen von Bedeutung sein und könnten langfristig einen Beitrag zu Therapieansätzen für die Regeneration des Zentralnervensystems im Menschen liefern. Struktur- und Funktionsanalyse der Na+ transportierenden NADH: Chinon Oxidoreduktase. Zentraler Untersuchungsgegenstand dieses durch die Baden-Württembergstiftung geförderten Kooperationsprojekts der Universitäten Hohenheim, Konstanz und Freiburg sowie des EMBL Grenoble ist ein hochkomplexes Transmembranenzym aus V. cholerae. Mit Hilfe von NMR-Spektroskopie untersuchen wir die Ligandbindung, die Proteindynamik und den Transport von Natriumionen. Langfristiges Ziel dieses Projekts ist ein genaueres Verständnis der Kopplung von Redox-Prozessen über konformationelle Änderungen an den Transport von Ionen durch die bakterielle Zellmembran. Die Erkenntnisse könnten darüber hinaus neue Ansatzpunkte für die Entwicklung von Antibiotika liefern. Dynamik, Substratselektion und Sequenztreue von DNA-Polymerasen. Die exzellente Empfindlichkeit des Cryoprobenkopfsystems erlaubt es uns, auch sehr große Proteine in rel. niedriger Konzentration zu untersuchen. In einer Kooperation der Gruppen Möller und Marx ist es gelungen, das Klenow-Fragment der T. aquaticus-DNA-Polymerase (63 Kda) spezifisch an den ε-Methylgruppen der 13 Methioninreste mit 13C zu markieren. Diese Spinsonden geben detailliert Auskunft über die Interaktion der DNA-Polymerase mit dem DNA-Primer/Templat-Komplex sowie über die Ausbildung ternärer Komplexe mit Nucleosidtriphosphaten. Zum ersten Mal konnte in Lösung und unter nahezu nativen Bedingungen nachgewiesen werden, dass klar unterscheidbare ternäre Komplexe ausgebildet werden, wenn Nucleoside korrekt, inkorrekt oder gegenüber einer abasischen Stelle gebunden werden. Diese Erkenntnisse betreffen einen der grundlegendsten biologischen Prozesse überhaupt und sind von zentraler Bedeutung für die Sequenztreue der Taq-DNA-Polymerase im Speziellen und für die Gewährleistung genomischer Integrität im Allgemeinen. Bakterieller Abbau von Steroiden: Aufklärung von Stoffwechselwegen und Zell-Zell-Interaktionen. Wie Bakterien Steroide abbauen, ist immer noch in vielerlei Hinsicht ungeklärt. In einer Kooperation mit PD Dr. Bodo Philipp, die durch die Konstanz Research School Chemical Biology gefördert wird, konnten verschiedene Zwischenstufen des Steroidstoffwechsel von Bodenbakterien strukturell komplett charakterisiert werden. Entscheidend war dabei zum einen die Erzeugung von Mutanten, bei denen der Steroidabbau an einer spezifischen Stelle unterbrochen war, zum anderen die Aufnahme von 1H, 13C-Korrelationen mit höchster Empfindlichkeit, so dass auch Metabolite, die nur in sehr geringer Menge erhalten wurden, zweifelsfrei identifiziert werden konnten.
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