Erforschung des Funktions-Mechanismus einer Molekularen Maschine durch die Entwicklung eines Licht-schaltbaren Group II Chaperonins

• Antragsteller: Dr. Daniel Hörsch
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 197676722

Group II Chaperonine sind molekulare Maschinen, die die Energie der ATP-Hydrolyse zur Unterstützung der Faltung von Proteinen in Eukaryonten und Archaeen durch einen noch immer größtenteils unerforschten Funktions-Mechanismus verwenden. Ich schlage vor den Chaperonin-Mechanismus mittels eines Bioengineering-Ansatzes aufzuklären, der 2 zueinander in Wechselbeziehung stehende Ziele verfolgt: Erstens der Test von Funktions-Hypothesen, die aus kürzlich veröffentlichten hochauflösenden Strukturen von Group II Chaperoninen in unterschiedlichen Konformationen abgeleitet wurden. Zweitens die Konversion des biochemisch beherrschbaren archaelen Mm-cpn von einer ATP- in eine Licht-getriebene Maschine. Methodisch werde ich aus der Robotik stammende computergestützte Designmethoden zur Modellierung von Konformations-Änderungen von Protein-Maschinen, von unseren Kooperationspartnern entwickelte Chaperonin-Biochemie und -Strukturanalyse und chemische Biologie kombinieren um eine Licht-gesteuerte Proteinfunktion zu entwickeln. Azobenzol ändert seine Länge reversibel, wenn es mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge bestahlt werden. Ich werde einen thiol-reaktiven Azobenzol-Crosslinker an in Mm-cpn eingeführte Cysteine binden, die sich in für die Konformations-Änderung kritischen Stellen des Proteins befinden. Bei Erfolg wird die Kontrolle von Schlüsselschritten des Konformationszyklus mittels der zeitlichen Präzision von Licht neue, bis dahin unerreichbare Einsichten in die Funktionsweise von Chaperoninen liefern. Beides, die Analyse des Mechanismus unter Zuhilfenahme solcher Mittel, als auch die Entwicklung einer Licht-getriebenen Protein-Maschine stellen ein Novum dar.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Dr. Tanja Kortemme