NMR-spektroskopische Untersuchungen an Metallothioneinen

Der vorliegende Projekt beschäftigt sich mit der NMR-spektroskopischen Untersuchung einer speziellen Klasse metall-bindender Proteine, den Metallothioneinen (MTs) sowie deren Wechselwirkung mit anderen Substanzen. Obwohl Metallothioneine bereits seit über 40 Jahren bekannt sind gibt es kein eindeutiges Bild über deren biologische Funktion, jedoch wird vermutet daß sie eine Rolle in der Schwermetallentgiftung von Cadmium und Quecksilber sowie dem Zink und Kupfer Haushalt spielen. Durch die hier vorgeschlagenen Experimente erwarten wir uns einen genaueren Einblick in zwei vor kurzem beschriebenen Ergebnissen die großes Aufsehen auf MTs gelenkt haben. Beide beschreiben die Freisetzung von Metallen aus der N-terminalen Domäne durch entweder einen oxido-reduktiven Mechanismus verursacht durch reduziertes und oxidiertes Glutathion (GSH/GSSG) auf der einen Seite und Stickstoffmonoxid (NO) auf der anderen. Die Bindung von Glutathion in der N-terminalen Domäne wird durch paramagnetische Oberflächenproben beobachtet während die Metallfreisetzung durch das Wechselspiel GSH/GSSG---NO---MT strukturell durch NMR Spektroskopie sowie durch die Freisetzung von Zink und/oder Cadmium untersucht werden wird. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die mögliche Rolle von MTs bei Entzündungen gerichtet. Zum besseren Verständniss dieser Prozesse sind eine genauer definierte Struktur der N-terminalen Domäne, sowie Informationen über die relative Orientierung der beiden Domänen in MT höchst erwünschenswert. Zu diesem Zweck werden paramagnetische Oberflächenproben benutzt um zusätzliche NMR constraints zur Berechnung der Lösungstruktur zu erhalten. Durch das beinahe komplette Fehlen von regulären Sekundärstrukturelementen erhält man durch NOEs nur relativ ungenau definierte Strukturen. Die relative Orientierung der Domänen in Metallothionein wird bestimmt durch die Abhängigkeit der N-15 Relaxationszeiten von der Ausrichtung der individuellen Domänen in Lösung.