Transmembrane Signaltransduktion: Der Sensor Rhodopsin II/Transducer Komplex

• Applicant: Professor Dr. Martin Engelhard
• Subject Area: Biochemistry
• Term: from 2004 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5416681

• Final Report Year: 2008

Final Report Abstract

Die zentrale Fragestellung des Forschungsprojektes betraf den molekularen Mechanismus des Signaltransfers vom angeregten Photorezeptor Sensory Rhodopsin II (NpSRII) zur zytoplasmatischen Domäne des Transducers NpHtrII. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes konnte die Struktur des Linkers zwischen Membrandomäne des Transducers und den beiden HAMP Domänen mit Hilfe von EPR-Messungen bestimmt werde. Die Ergebnisse haben auch ergeben, daß die beiden HAMP-Domänen, denen wahrscheinlich eine Schalterfunktion zukommt eine sehr dynamische Struktur einnehmen. Diese Beobachtung könnte möglicherweise einen Hinweis auf den Mechanismus des intra- und intermolekularen Signaltransfer liefern. Zur weiteren Untersuchung der Struktur der HAMP-Domänen wurden Solid State NMR (ssNMR) Experimente durchgeführt. Hierzu wurde ein Verfahren (Reverse labeling) gewählt, das die Spektren wesentlich vereinfacht und damit Zuordnungen ermöglicht. In einem ersten Experiment wurde NpSRII entsprechend isotopenmarkiert und ssNMR Spektren aufgenommen. Mit verschiedenen Pulsfolgen konnten insgesamt 98 Aminosäuren (entspricht 73 % der sequentiell zuordenbaren Reste) zugeordnet werden. Im Berichtszeitraum konnte auch die Röntgenstruktur der beiden Photozyklusintermediate K und M bestimmt werden. Als wesentliches Ergebnis konnte die durch EPR-Messungen postulierte Rotation der zweiten transmembranen Helix (TM2) des Transducers bestätigt werden. Es ist damit wahrscheinlich, daß die wesentliche Konformationsänderung in der Transmembrandomäne der Photo- und Chemotaxisrezeptoren eine Drehbewegung um etwa 20° ist. Es bleibt die interessante Frage, wie diese kleine Konformationsänderung zur Aktivierung der Histidinkinase CheA führen kann.

Publications

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