Puls-EPR-/Eldor-/Endor-Spektrometer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Arbeiten, für die das Gerät hauptsächlich genutzt wird, betreffen drei Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe Drescher: In-cell ESR: Bisher wurden Spin-Label-ESR-Experimente in reinen Pufferlösungen durchgeführt, jedoch ist es uns kürzlich erstmals gelungen, die Konformationsänderung eines Bio-Makromoleküls in lebenden Zellen mit Abstandsmessungen im Nanometerbereich mittels In-Cell ESR zu beobachten. Verglichen mit In-Cell NMR profitiert In-Cell ESR vor allem von zwei Vorteilen: i) Da ESR viel sensitiver pro Spin ist, können physiologische Konzentrationen verwendet werden, ii) da nur ungepaarte Spins detektiert werden, erzeugen diamagnetische Makromoleküle kein Hintergrundsignal. Ziel ist, die tatsächlich biologisch relevanten Konformationen von Makromolekülen in einer Zelle nachzuweisen. Intrinsisch ungeordneter Proteine: Intrinsisch ungeordnete Proteine bilden eine eigene Klasse von Proteinen, deren Bedeutung zunehmend erkannt wird. Intrinsisch ungeordnete Proteine zeichnen sich durch das Fehlen einer wohldefinierten Struktur in Lösung sowie durch ihre bemerkenswerte konformatorische Flexibilität aus. Das Parkinson-Protein-Synuclein ist aufgrund seiner starken Aggregationsneigung sowie seiner flexiblen Konformation (“Chamäleon-Protein“) die Drosophila für intrinsisch ungeordnete Proteine. Moderne Methoden der Elektronenspinresonanzspektroskopie ermöglichen eine systematische Untersuchung seiner Struktur und Dynamik unter besonderer Berücksichtigung der Membranbindung und Oligomerisation / Aggregation. So ist uns erstmals der direkte Nachweis von koexistierenden Strukturen von α-Synuclein auf Membranen gelungen. Nicht-kanonische DNA-Strukturen: G-Quadruplexe sind DNA- und RNA-Strukturen höherer Ordnung, die von Guanin-reichen Sequenzen gebildet werden. Es existiert ein großes Interesse an Dynamik und Struktur dieser Sequenzen, aber klassische Methoden der Strukturbestimmung wie NMR und Röntgenstrukturanalyse sind aufgrund des Vorkommens mehrerer Konformationen gleichzeitig bzw. der Beschränkung auf kristalline Strukturen hier nur begrenzt erfolgreich. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Hartig werden Spin-Label gezielt in DNA-Sequenzen eingebaut. Abstandsmessungen werden zur Aufklärung der Struktur und ihrer Abhängigkeit von der Anwesenheit kleinerer Moleküle eingesetzt werden. Für die Untersuchung dieser Systeme sind unsere Entwicklungen bezüglich In-Cell ESR äußerst interessant.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Enzymatic Synthesis of multi Spin-labeled DNA. Angewandte Chemie Int. Ed. 47 (2008) 6782-6785
S. Obeid, M. Yulikow, G. Jeschke, A. Marx
- Human Telomeric Quadruplex Conformations studied by pulsed EPR. Angewandte Chemie Int. Ed. 48 (2009) 9728- 9730
V. Singh, M. Azarkh, T. Exner, J. Hartig, M. Drescher
- Direct evidence of coexisting horseshoe and extended helix conformations of membrane bound alpha-Synuclein. ChemPhysChem 12 (2010) 267-269
M. Robotta, P. Braun, B. van Rooijen, V. Subramaniam, M. Huber, and M. Drescher
- he proline-rich domain of TonB possesses an extended polyproline II-like conformation of sufficient length to span the periplasm of Gramnegative bacteria. Protein Science 19 (2010) 625-630
S. Domingo Köhler, A. Weber, S. P. Howard, W. Welte, and M. Drescher
- A short note on the analysis of distance measurements by electron paramagnetic resonance Journal of Magnetic Resonance, 208 (2011) 167-170
S. Domingo Köhler, M. Spitzbarth, K. Diederichs, T. E. Exner, M. Drescher
- Long- Range Distance Determination in a DNA Model System inside Xenopus Laevis Oocytes by In-Cell Spin-Label EPR. ChemBioChem (2011)
M. Azarkh, O. Okle, V. Singh, I. Seemann, J. S. Hartig, D. R. Dietrich, M. Drescher
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cbic.201100281) - Mechanism of Multivalent Carbohydrate-Protein Interactions Studied by EPR Spectroscopy. Angewandte Chemie (2011)
P. Braun, B. Nägele, V. Wittmann, M. Drescher
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/anie.201104492) - Small moleculetriggered manipulation of DNA three-wayjunctions. Journal of the American Chemical Society 133 (2011) 4706-4709
I. Seemann, V. Singh, M. Azarkh, M. Drescher, J. S. Hartig
