NMR Spektroskopie von Ungeordneten Proteinen

Ziel des vorgeschlagenenForschungsprojektesist, die Verwendungder kreuzkorrelierten NMR-Spin-Relaxation zur strukturellen und dynamischen Untersuchung von intrinsisch ungeordneten Proteinen (IDPs) zu untersuchen. Es ist geplant, eine Methodenplattform zu etablieren, die die weitgehend automatische Analyse dieser NMR Parameter erlaubt. Damit soll ein detailliertes Bild des dynamischen Verhaltens von IDPs gewonnen und die Details von Strukturveränderungen und Strukturanpassungen bei Ligandenbindung aufgeklärt werden. Konkret planen wir Änderungen der Strukturdynamik der IDPs aufgrund der Bindung an Membransysteme, kleine Moleküle und zelluläre Proteinbindungspartner zu studieren. Die beiden im Projekt zu untersuchenden IDPs, Osteopontin und BASP1, sind an wichtigen biologischen Prozesssen beteiligt und regulieren u.a. neuronale Plastizität und synaptische Vesikel-Fusion, sowie Metastasierung und Tumorwachstum. IDPs sind aufgrund ihrer faszinierenden strukturellen Eigenschaften und ihrer Beteiligung an wichtigen physiologischen und pathologischen Prozessen Gegenstand intensiver Forschung. Da diese Proteine keine stabil gefalteten Tertiärstrukturen besitzen, stellen sie das zentrale Struktur-Funktions-Paradigma der Strukturbiologie grundlegend in Frage. Die inhärente strukturelle Flexibilität der IDPs erfordert die Entwicklung geeigneter experimenteller Methoden, da die zumeist verwendete Röntgenkristallographie nicht verwendbar ist. Im Gegensatz dazu bietet die NMR-Spektroskopie einzigartige Möglichkeiten für strukturelle und dynamische Studien von IDPs. Im gegenständlichen Projekt werden wir anspruchsvolle, experimentelle NMR-Spin-Relaxationszeit Methoden untersuchen, um die Strukturdynamik von intrinsisch ungeordneten Proteinen zu charakterisieren. Die Anwendungen auf Osteopontin und BASP1 dienen dazu, die Technik zu etablieren und ihr Potenzial zu illustrieren. Die zu erwartenden Ergebnisse liefern neue Einblicke in den Konformationsraum dieser medizinisch höchst relevanten Proteine und bieten darauf aufbauend- neuartige Möglichkeiten zur therapeutischen Intervention.

Ziel des vorgeschlagenen Forschungsprojektes war es, die Verwendung der kreuzkorrelierten NMR-Spin-Relaxation zur strukturellen und dynamischen Untersuchung von intrinsisch ungeordneten Proteinen (IDPs) zu untersuchen. IDPs besitzen faszinierende, physikalisch-chemische Eigenschaften und stellen das konventionelle Stuktur-Funktions Paradigma der Molekularbiologie grundsätzlich in Frage. Trotz des Fehlens einer stabil gefaltenen Tertiärstruktur und eines heterogenen Konformationsraum sind diese Proteine an zentralen biologischen Prozessen beteiligt und von grundlegender Bedeutung in physiologischen und pathologischen Prozessen. Die im Rahmen des Projektes entwickelten NMR Pulssequenzen und deren quantitative Analysemethoden erlauben nunmehr nicht nur eine genauere Analyse der strukturellen Dynamik dieser Proteine, sondern eröffnen auch neue Interventionsstrategien für therapeutische Anwendungen.