Statische und zeitaufgelöste Synchrotron-Röntgenbeugungs- und FT-IR-Untersuchungen zur druckinduzierten Entfaltung und Denaturierung von Proteinen

• Antragsteller: Professor Dr. Roland Winter
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 1998 bis 2004
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5143340

Das Ziel des Projektes ist es, mit Hilfe der zeitaufgelösten Röntgenbeugung unter Verwendung von Synchrotronstrahlung und der kinetischen FT-IR-Spektroskopie in Kombination mit der Methode der Drucksprung-Relaxation den Zeitablauf der Entfaltung und Rückfaltung von Proteinen unterschiedlicher Klassen zu untersuchen. Durch Einsatz dieser Triggermethode ist es möglich, wesentlich zum Verständnis der Faltungsmechanismen von Proteinen beizutragen. Durch Wahl des Druckes als kinetische Variable hat man Zugang zu einem weiteren Parameter, mit dem die freie Energiehyperfläche des Konfigurationsraumes der Proteine untersucht werden kann. Die zusätzlich durchzuführenden statischen Gleichgewichtsuntersuchungen geben Auskunft über die Korrelation zwischen der temperatur-, lösungsmittel- und druckinduzierten Entfaltung und Denaturierung von Proteinen, und damit die Faktoren, die die Stabilität von Proteinen (p,T-Phasendiagramme) beeinflussen. In der ersten Förderperiode konnten die Proteine Snase, Rnase A und b-Lactoglobulin erfolgreich untersucht werden. Es waren dies die ersten kinetischen Untersuchungen zur druckinduzierten Entfaltung von Proteinen mit Hilfe der Synchrotron-Röntgenbeugung und FT-IR-Spektoskopie überhaupt. Diese Ergebnisse haben eine Reihe neuer theoretischer Arbeiten zum Mechanimus der Proteinfaltungsszenarien initiiert. In der zweiten Förderperiode sollen weitere Proteine unterschiedlicher Klassen (u. a. Ubiquitin, Lysozym, GFP, Tryptophanrepressor, Methanoldehydrogenase) untersucht werden. Die Ergebnisse der Untersuchungen sollen helfen, die neuen konzeptionellen Ansätze zur Faltungskinetik und Stabilität von Proteinen besser einordnen zu können, um zu einem einheitlichen Bild der druckinduzierten Faltungsszenarien zu kommen. Das Verständnis der Stabilität von Proteinen unter extremen Zustandsbedingungen ist auch von biologischem und nahrungsmitteltechnischem Interesse.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen