Energieumwandlung von E. coli Hsp90 und Hefe Hsp90

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Hugel
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 141825192

Das molekulare Chaperon und Hitzeschockprotein 90 (Hsp90) ist ein ATP abhängiges Homodimer, welches essentiell für die Faltung, Aktivierung und Stabilisierung verschiedener Substratproteine ist. In der letzten Förderphase konnten wir mit Einzelmolekül Förster Resonanz Energietransfer (smFRET) eine scherenartige Konformationsänderungen von Hefe Hsp90 (yHsp90) getrieben durch thermische Fluktuationen zeigen. Damit stellt sich nun die Frage, wofür ATP im yHsp90 System benötigt wird?Diese Frage soll in diesem Antrag behandelt werden indem der Einfluss anderer Proteine (Co-chaperone und Substrate) auf die Konformationsänderungen und auf die ATP Bindung gemessen wird sie sollten das System signifikant beeinflussen, da ATP-Hydrolyse für die korrekte Funktion von Hsp90 in vivo unerlässlich ist. Dazu werden verschiedene mehrfarben smFRET Experimente durchgeführt. Im zweiten Teil soll E. coli Hsp90 (HtpG) untersucht werden. Erste smFRET Experimente an HtpG zeigen ein völlig anderes Bild, hier bestimmen Nukleotide die Konformationsänderungen auch in Abwesenheit weiterer Proteine. Damit stellt sich die Frage, welcher Mechanismus die chemische Energie in mechanische Energie umwandelt. Diese Frage soll mit mehrfarben smFRET beantwortet werden. Damit können Konformationsänderungen und ATP-Bindung gleichzeitig am einzelnen Protein in Echtzeit beobachtet werden.Schließlich soll der Einfluss von Temperatur und von der hohen Proteindichte in vivo (molecular crowding) auf die Kinetik von yHsp90 und HtpG untersucht werden.Eine Antwort auf diese Fragen und der Vergleich der sehr homologen molekularen Maschinen yHsp90 und HtpG werden wesentliche Beiträge zum Verständnis von Energieumwandlung in molekularen Chaperonen liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen