Oberflächenplasmonresonanz-Gerät (SPR)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In der Arbeitsgruppe von Prof. Willbold wird die Struktur und Funktion medizinisch relevanter Proteine und ihre Wechselwirkung mit physiologischen und artifiziellen Liganden untersucht. Ziel ist es, die dreidimensionale Struktur und die Dynamik dieser Proteine zu bestimmen, die Neigung einiger dieser Proteine zur Oligomerisierung sowie ihre Wechselwirkung mit Liganden qualitativ und quantitativ zu charakterisieren sowie gezielt zu manipulieren. Dazu gehört die quantitative Bestimmung thermodynamischer und kinetischer Parameter der jeweiligen Interaktion. Zur umfassenden Charakterisierung von Wechselwirkungen setzen wir zueinander komplementäre Methoden, wie z.B. Oberflächenplasmonenresonanz (SPR), Thermophorese, isothermale Titrationskalorimetrie, NMR- und Fluoreszenzspektroskopie ein. Die Kombination von Strukturdaten mit Interaktionsparametern erlaubt eine detaillierte Untersuchung der zur Interaktion beitragenden Faktoren (z.B. singuläre vs. mehrteilige Bindestelle, Affinität der Teilbindestellen, Kooperativität und Stöchiometrie der Bindung) und ermöglicht die gezielte Suche und Optimierung artifizieller Liganden. Das bewilligte SPR-Gerät wurde seit seiner Installation eingesetzt, um die Interaktion artifizieller Liganden an das Amyloid-beta-Protein, Alpha-Synuklein, Amylin und Prionprotein zu charakterisieren. Die artifizielllen Liganden waren zum Teil L- und D-enantiomere Peptide, aber auch sogenannten Affibodies oder Wrapine. Auch die Interaktionen zwischen Amyloid-beta-Protein, Alpha-Synuklein, Amylin und Prionprotein und physiologischen Bindepartnern wurden quantitativ untersucht. Die dadurch erhaltenen Daten waren essentieller Bestandteil zahlreicher Publikationen seit der Installation des SPR-Gerätes. Darüber hinaus wurde die Wechselwirkung von viralen Proteinen aus DENV, HCV und HIV mit zellulären Zielproteinen untersucht. Die Ergebnisse sind zum überwiegenden Teil publiziert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Double-strand DNA end-binding and sliding of the toroidal CRISPR-associated protein Csn2. Nucl. Acids Res. 41, 6347- 6359 (2013)
Arslan Z, Wurm R, Brener O, Ellinger P, Nagel-Steger L, Oesterhelt F, Schmitt L, Willbold D, Wagner R, Gohlke H, Smits S, Pul Ü
(Siehe online unter https://doi.org/10.1093/nar/gkt315) - Interaction of Bcl-2 with the autophagyrelated GABAA receptor-associated protein (GABARAP): Biophysical characterization and functional implications. J. Biol. Chem. 288, 37204-37215 (2013)
Ma P, Schwarten M, Schneider L, Boeske A, Henke N, Lisak D, Weber S, Mohrlüder J, Stoldt M, Strodel B, Methner A, Hoffmann S, Weiergräber OH, Willbold D
(Siehe online unter https://doi.org/10.1074/jbc.M113.528067) - Immobilization of homogeneous monomeric, oligomeric and fibrillar Aβ species for reliable SPR measurements. PLoS ONE 9, e89490 (2014)
Frenzel D, Glück JM, Brener O, Oesterhelt F, Nagel-Steger L, Willbold D
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0089490) - Contact between the β1 and β2 Segments of α-Synuclein that Inhibits Amyloid Formation. Angew Chem Int Ed Engl. 54, 8837-8840 (2015)
Shaykhalishahi H, Gauhar A, Wördehoff MM, Grüning CS, Klein AN, Bannach O, Stoldt M, Willbold D, Härd T, Hoyer W
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/anie.201503018) - QIAD assay for quantitating a compound's efficacy in elimination of toxic Aβ oligomers. Sci Rep. 5, 13222 (2015)
Brener O, Dunkelmann T, Gremer L, van Groen T, Mirecka EA, Kadish I, Willuweit A, Kutzsche J, Jürgens D, Rudolph S, Tusche M, Bongen P, Pietruszka J, Oesterhelt F, Langen K-J, Demuth H-U, Janssen A, Hoyer W, Funke SA, Nagel-Steger L, Willbold D
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/srep13222) - The Disordered Region of the HCV Protein NS5A: Conformational Dynamics, SH3 Binding, and Phosphorylation. Biophys. J., 109, 1483-1496 (2015)
Solyom Z, Ma P, Schwarten M, Bosco M, Polidori A, Durand G, Willbold D, Brutscher B
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.bpj.2015.06.040) - Increase of positive net charge and conformational rigidity enhances the efficacy of D-enantiomeric peptides designed to eliminate cytotoxic Aβ species. ACS Chem. Neurosci. 7, 1088-1096 (2016)
Ziehm T, Brener O, van Groen T, Kadish I, Frenzel D, Tusche M, Kutzsche J, Reiss K, Gremer L, Nagel-Steger L, Willbold D
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acschemneuro.6b00047) - Platelets contribute to amyloid-β aggregation in cerebral vessels through integrin αIIbβ3- induced outside-in signaling and clusterin release. Sci. Signal. 9, ra52 (2016)
Donner L, Fälker K, Gremer L, Klinker S, Pagani G, Ljungberg LU, Lothmann K, Rizzi F, Schaller M, Gohlke H, Willbold D, Grenegard M, Elvers M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1126/scisignal.aaf6240) - The Nedd4-1 WW domain recognizes the PY motif peptide through a coupled foldingbinding equilibrium. Biochemistry 55, 659-674 (2016)
Panwalkar V, Neudecker P, Schmitz M, Lecher J, Schulte M, Medini K, Stoldt M, Brimble MA, Willbold D, Dingley AJ
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.biochem.5b01028) - β-Hairpin of Islet Amyloid Polypeptide Bound to an Aggregation Inhibitor. Sci. Rep. 6, 33474 (2016)
Mirecka EA, Feuerstein S, Gremer L, Schröder GF, Stoldt M, Willbold D, Hoyer W
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/srep33474)
