Proteinkristallisationssystem

• Subject Area: Basic Research in Biology and Medicine ; Microbiology, Virology and Immunology
• Term: Funded in 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 116141316

• Final Report Year: 2013

Final Report Abstract

Das Anfang 2010 installierte Proteinkristallisationssystem dient der automatisierten Durchführung von Kristallisationsexperimenten mit biologischen Makromolekülen. Wesentliche Vorteile sind, neben deutlich geringeren Mengen an benötigten Proben, eine hohe Reproduzierbarkeit sowie eine automatische Bildaufzeichnung der Kristallisationstropfen zu mehreren Zeitpunkten. So kann die Entstehung von Kristallen gut verfolgt und mit Negativkontrollen verglichen werden. Der hohe Durchsatz des Gerätes ermöglicht es sehr viele Kristallisationsbedingungen in kurzer Zeit zu testen bzw. zu optimieren. Das Gerät ist auch Teil der zentralen Infrastruktur für den SFB 860 (Integrative Strukturbiologie dynamischer makromolekularer Komplexe), wo es für viele Kristallisationsversuche im Rahmen von SFB-Projekten eingesetzt wird. Seit Inbetriebnahme wurden mit dem Gerät ca. 960.000 Kristallisationstropfen pipettiert und analysiert. Aus den erhaltenen Kristallen wurden bislang 45 Kristallstrukturen bestimmt, wobei die Koordinaten der verfeinerten Strukturen in der „Protein Data Bank“ (PDB) deponiert wurde und somit frei zugänglich sind. Die wichtigsten Projekte, für die das Gerät benutzt wurde, betreffen die kristallographische Strukturaufklärung der spleißosomalen RNA-Helikasen Prp2 und Prp43, der RNA-modifizierenden Enzyme 4-Thio-Uridin-Synthetase und Dnmt2, der Velvet-Transkriptionsfaktoren VosA und VelB, der intramolekularen Chaperone von Tailspike-Proteinen und von mehreren Enzymen im Lipid-Stoffwechsel. Durch diese Kristallstrukturen konnten wesentliche Beiträge zum Verständnis der Funktion dieser Proteine geleistet werden. Hervorzuheben sind auch eine Reihe von ultra-hochaufgelösten Kristallstrukturen von Thiamindiphosphat abhängigen Enzymen, durch die fundamentale neue Einsichten in den katalytischen Mechanismus dieser Enzyme gewonnen wurden.

Publications

• Crystal structure of the RNA recognition motif of yeast translation initiation factor eIF3b reveals differences to human eIF3b. PLoS One 5, e12784 (2010)
  Khoshnevis, S., Neumann, P., Ficner, R.
  
• NES consensus redefined by structures of PKI-type and Rev-type nuclear export signals bound to CRM1. Nat. Struct. Mol. Biol. 17, 1367-1376 (2010)
  Güttler, T., Madl, T., Neumann, P., Deichsel, D., Corsini, L., Monecke, T., Ficner, R., Sattler, M., Görlich, D.
  
• Crystal structure analysis of the polysialic acid specific O-acetyltransferase NeuO. PLoS One 6, e17403 (2011)
  Schulz, E.C., Bergfeld, A.K., Ficner, R., Mühlenhoff, M.
  
• Structural basis for the broad substrate range of the UDP-sugar pyrophosphorylase from Leishmania major. J. Mol. Biol. 405, 461-478 (2011)
  Dickmanns, A., Damerow, S., Neumann, P., Schulz, E.C., Lamerz, A.C., Routier, F.H., Ficner, R.
  
• Structure analysis of Entamoeba histolytica enolase. Acta Crystallogr D 67, 619-627 (2011)
  Schulz, E.C., Tietzel, M., Tovy, A., Ankri, S., Ficner, R.
  
• The crystal structure of the C2A domain of otoferlin reveals an unconventional top loop region. J. Mol. Biol. 406, 479-490 (2011)
  Helfmann, S., Neumann, P., Tittmann, K., Moser, T., Ficner, R., Reisinger, E.
  
• Twisted Schiff base intermediates and substrate locale revise transaldolase mechanism. Nat. Chem. Biol. 7, 678-684 (2011).
  Lehwess-Litzmann, A., Neumann, P., Parthier, C., Lüdtke, S., Golbik, R., Ficner, R., Tittmann, K.
  
• Crystal structures of Physcomitrella patens AOC1 and AOC2: insights into the enzyme mechanism and differences in substrate specificity. Plant Physiol. 160, 1251-1266 (2012)
  Neumann, P., Brodhun, F., Sauer, K., Herrfurth, C., Hamberg, M., Brinkmann, J., Scholz, J., Dickmanns, A., Feussner, I., Ficner, R.
  
• Structural analysis of the C-terminal domain of the spliceosomal helicase Prp22. Biol Chem 393, 1131-1140 (2012)
  Kudlinzki, D., Schmitt, A., Christian, H., Ficner, R.
  
• Structure analysis of Entamoeba histolytica DNMT2 (EhMeth). PLoS One 7, e38728 (2012)
  Schulz, E.C., Roth, H.M., Ankri, S., Ficner, R.
  
• Unexpected tautomeric equilibria of the carbanion-enamine intermediate in pyruvate oxidase highlight unrecognized chemical versatility of thiamin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 10867-10872 (2012)
  Meyer, D., Neumann, P., Koers, E., Sjuts, H., Ludtke, S., Sheldrick, G.M., Ficner, R., Tittmann, K.
  
• Crystal structure analysis of a fatty acid double-bond hydratase from Lactobacillus acidophilus. Acta Crystallogr. D 69, 648-57 (2013)
  Volkov, A., Khoshnevis, S., Neumann, P., Herrfurth, C., Wohlwend, D., Ficner, R., Feussner, I.
  
• Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of YhbJ from Escherichia coli, a key protein involved in the GlmYZ sRNA regulatory cascade. Acta Crystallogr. F 69, 109-114 (2013)
  Resch, M., Göpel, Y., Görke, B., Ficner, R.
  
• Structural basis for cooperativity of CRM1 export complex formation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 960-965 (2013)
  Monecke, T., Haselbach, D., Voss, B., Russek, A., Neumann, P., Thomson, E., Hurt, E., Zachariae, U., Stark, H., Grubmüller, H., Dickmanns, A., Ficner, R.