Gerät zur Messung Biomolekularer-Interaktionen

• Fachliche Zuordnung: Pflanzenwissenschaften
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 557506741

Wechselwirkungen zwischen Proteinen und die damit verbundene Dynamik zellulärer Prozesse sind die Basis jeglichen Lebens. Diese Wechselwirkungen umfassen das Zusammenspiel zwischen Untereinheiten von Proteinkomplexen, Interaktionen bei Assemblierung, Stabilisierung und Erhaltung intakter Proteinkomplexe sowie Interaktionen zwischen Proteinen und Oligopeptiden. Darüber hinaus können niedermolekulare Liganden Proteininteraktionen stabilisieren bzw. destabilisieren. Die Charakterisierung und mechanistische Analyse dieser Wechselwirkungen sind die zentralen Herausforderungen in der modernen Proteinbiochemieforschung. Einer der wichtigsten Proteinkomplexe des Lebens stellen die membranständigen Proteinkomplexe der oxygenen Photosynthese dar. Obwohl in den letzten Jahren richtungsweisende Erkenntnisse über die Struktur und die Assemblierung dieser Komplexe z.B. mittels Kryo-Elektronenmikroskopie gewonnen werden konnten, steht die Erforschung der Dynamik der De-Novo-Biosynthese und der Orchestrierung eines konstanten Turnovers erst am Anfang. Voraussetzung für Analyse der komplexen Wechselwirkungen zwischen den Untereinheiten der funktionellen Komplexe, transient bindenden Assemblierungsfaktoren sowie niedermolekularen Liganden (Inhibitoren oder Effektoren) ist eine hochsensitive moderne gerätetechnische Ausstattung. Eine sinnvolle Kombination von komplementären und orthogonalen Technologien ermöglicht die Detektion, Verifizierung und Charakterisierung von Interaktionen sowie die Bestimmung von Stabilität und Integrität der Proteinkomplexe. Die Methode der Wahl für die Detektion von biomolekularen Wechselwirkungen ist die labelfreie Analyse der real-time Bindungskinetik unter möglichst physiologischen Bedingungen. Diese Anforderung erfüllt die gittergekoppelte (grating coupled) Interferometrie (GCI), die ein sehr breites Anwendungsspektrum aufweist und die Möglichkeit eröffnet, auch Kinetik mit schneller On- bzw. Off-Rate sehr genau zu analysieren. Die isotherme Mikrotitrationskalorimetrie als orthogonale Technik ermöglicht die gleichzeitige Bestimmung weiterer Bindungsparameter wie Reaktionsstöchiometrie, Enthalpie und Entropie in einem einzigen Experiment. So gelingt eine umfassende thermodynamische Charakterisierung der molekularen Interaktionen. Zusätzlich komplettieren Informationen über Größe, Stabilität und Integrität der Proteinkomplexe in Lösung die Charakterisierung bzw. stellen sicher, dass mit intakten Interaktionspartnern gearbeitet wurde. Hierzu soll ergänzend die Technik der dynamischen Mehrwinkel-Lichtstreuung eingesetzt werden. Die Anschaffung eines GC-Interferometers in Kombination mit den ergänzenden Gerätebausteinen ermöglicht die Etablierung einer Charakterisierungsplattform, die neben der Strukturaufklärung durch die Kryo-Elektronenmikroskopie in ihrer Gesamtheit die modernste gerätetechnische Technologie darstellt, Proteinkomplexe umfassend zu analysieren und zu charakterisieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Gerät zur Messung Biomolekularer-Interaktionen
• Gerätegruppe: 3160 Biomolekular-Interaktionssysteme
• Antragstellende Institution: Universität Rostock
• Leiter: Professor Dr. Marc Nowaczyk