600 MHz Festkörper NMR-Spektrometer

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 187459805

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Haupteinsatzgebiet des Gerätes sind biophysikalische Struktur- und Dynamikuntersuchungen an Proteinen, Membranen sowie biologischem Gewebe. Im Einzelnen wird das Gerät in folgenden Projekten eingesetzt. 1. Wir arbeiten an der Bestimmung der Struktur des rezeptorgebundenen Neuropeptids Y. Dazu werden Y1- und Y2-Rezeptoren rekombinant hergestellt, in vitro gefaltet und in Modellmembranen rekonstituiert, mittels Festkörper-NMR-Verfahren bestimmen wir Strukturdetails des gebundenen Neuropeptids Y. Darüber hinaus untersuchen wir die molekulare Dynamik des Y2-Rezeptors, einem typischen Vertreter der Klasse A der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren. Analog verfahren wir für den GHS-Rezeptor und seinen Liganden, das lipidmodifizierte Peptidhormon Ghrelin. 2. Es werden intensive Studien durchgeführt, um die Struktur und Dynamik von Amyloidfibrillen und die generellen Mechanismen der Amyloidbildung zu verstehen. Dazu benutzen wir das Modellsystem Aβ(1-40), das durch gezielt eingeführte Mutationen destabilisiert wird. Ebenso führen wir Strukturuntersuchungen an Tau-Peptiden durch. 3. Das Gerät wird weiterhin für die Analytik von de novo generierter extrazellulärer Matrix in Knorpel-, Hautund Knochengewebe eingesetzt. Je nach NMR-Verfahren können dynamische Komponenten (wie Glykosaminoglykane) sowie rigide Bestandteile der jeweiligen Gewebe (z.B. Kollagen, Bioapatit) individuell erfasst werden. Wir arbeiten an Verfahren für das quantitative Monitoring des Aufbaus der extrazellulären Matrix für den Bereich des klinischen Tissue Engineerings. 4. Im Bereich Obesity-Forschung beschäftigen wir uns mit der Zusammensetzung von Fett- und Lebergewebe in verschiedenen Tiermodellen. Festkörper-NMR-Techniken erlauben es, intaktes Gewebe zu studieren, diese Daten werden mit Resultaten der in vivo-Spektroskopie verglichen und zur Validierung klinischer Befunde benutzt. 5. Darüber hinaus beschäftigen wir uns mit der Aufklärung der Struktur von Komplexen aus körpereigenen Zytokinen und Glykosaminoglykanen. Dabei stehen die immunologisch bedeutsamen Moleküle Interleukin-8, SDF-1 sowie Interleukin-10 im Mittelpunkt des Interesses. 6. Schließlich untersuchen wir die Struktur und Dynamik von Lipidmembranen, insbesondere die Eigenschaften von Cholesterin und von dieser Struktur abgeleiteten Molekülen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Interaction of Local Anesthetics with Lipid Bilayers investigated by H MAS NMR spectroscopy. Biochim. Biophys. Acta 1818 (2012) 3010-3018
  N. Weizenmann, D. Huster, H. A. Scheidt
  
• Cholesterol’s aliphatic side chain structure modulates membrane properties. Angew. Chemie Int. Ed. 52 (2013) 12848-12851
  H. A. Scheidt, T. Meyer, J. Nikolaus, D. J. Baek, I. Haralampiev, L. Thomas, R. Bittman, P. Müller, A. Herrmann, D. Huster
  
• Efficient isotopic tryptophan labeling of membrane proteins by an indole controlled process conduct. Biotechnol. Bioeng. 110 (2013) 1681-1690
  C. Berger, S. Berndt, A. Pichert, S. Theisgen, D. Huster
  
• Efficient isotopic tryptophan labeling of membrane proteins by an indole controlled process conduct. Biotechnol. Bioeng. 110 (2013) 1681-1690
  C. Berger, S. Berndt, A. Pichert, S. Theisgen, D. Huster
  
• Investigation of lysine side chain interactions of interleukin-8 with glycosaminoglycans studied by a methylation-NMR approach. Glycobiology 23 (2013) 1260-1269
  K. Möbius, K. Nordsieck, A. Pichert, S. A. Samsonov, L. Thomas, J. Schiller, S. Kalkhof, M. T. Pisabarro, A. G. Beck-Sickinger, D. Huster
  
• New versatile polydopamine coated functionalized magnetic nanoparticles. Mater. Chem. Phys. 138 (2013) 295-305
  R. Mrowczynski, R. Turcu, C. Leostean, H. A. Scheidt, J. Liebscher
  
• Organization of fluorescent cholesterol analogues in lipid bilayers-lessons from cyclodextrin extraction. Biochim. Biophys. Acta 1828 (2013) 1822-1828
  S. Milles, T. Meyer, H. A. Scheidt, L. Thomas, M. Marek, L. Szente, R. Bittman, A. Herrmann, T. Günther-Pomorski, D. Huster, P. Müller
  
• Oxidative in vitro folding of a cysteine deficient mutant of the G protein-coupled neuropeptide Y receptor type 2 improves stability at high concentration. Biol. Chem. 394 (2013) 1045-1056
  K. Witte, A. Kaiser, P. Schmidt, V. Splith, L. Thomas, S. Berndt, D. Huster, A. G. Beck-Sickinger
  
• Structure and dynamics of molecular rods in membranes: application of a spin-labeled rod. Chem. Eur. J. 19 (2013) 2703-2710
  C. Grimm, T. Meyer, S. Czapla, J. Nikolaus, H. A. Scheidt, A. Herrmann, P. Wessig, D. Huster, P. Müller
  
• Structure of Polydopamine: A Never-Ending Story? Langmuir 29 (2013) 10539-10548
  J. Liebscher, R. Mrowczynski, H. A. Scheidt, C Filip, N. D. Hadade, R. Turcu, A. Bende, S Beck
  
• The Pore Size of PLGA Bone Implants Determines the de novo Formation of Bone Tissue in Tibial Head Defects in Rats. Magn. Reson. Med. 70 (2013) 925-935
  A. Penk, Y. Förster, H. A. Scheidt, A. Nimptsch, M. Hacker, M. Schulz-Siegmund, P. Ahnert, J. Schiller, S. Rammelt, D.Huster
  
• Backbone 1H, 15N, 13C and side chain 13Cβ NMR chemical shift assignment of murine interleukin-10. Biomol. NMR Assign. October 2014, Volume 8, Issue 2, pp 375–378
  G. Künze, S. Theisgen, D. Huster
  
• Local interactions influence the fibrillation kinetics, structure and dynamics of Aß(1-40) but leave the general fibril structure unchanged. Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (2014) 7461-7471
  J. Adler, H. A. Scheidt, M. Krüger, L. Thomas, D. Huster
  
• Quantum mechanical, molecular dynamics, and NMR studies of glycosaminoglycans monosaccharide blocks. BioMed Res. Int. (2014)
  S. A. Samsonov, S. Theisgen, T. Riemer, D. Huster, M. T. Pisabarro
  
• The G Protein-Coupled Neuropeptide Y Receptor Type 2 is Highly Dynamic in Lipid Membranes. Chem. Eur. J. 20 (2014) 4986-4992
  P. Schmidt, H. A. Scheidt, L. Thomas, P. Müller, D. Huster
  
• The Orientation and Dynamics of Estradiol and Estradiol Oleate in Lipid Membranes and HDL Disc Models. Biophys. J. Volume 107, Issue 1, 1 July 2014, Pages 114-125
  A. Vogel, H. A. Scheidt, S. E. Feller, J. Metso, R. M. Badeau, M. J. Tikkanen, K. Wähälä, M. Jauhiainen, D. Huster
  
• The Structure and Dynamics of the Tau R2 Repeat is Influenced by the AK280 Mutation and N- or C- Terminal Extensions. Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (2014) 7710 - 7717
  Y. Raz, J. Adler, A. Vogel, H. A. Scheidt, T. Häupl, B. Abel, D. Huster, Y. Miller