Protein unfolding on single molecule level - relating the radius of gyration to the hydrodynamic radius

• Applicant: Dr. Thomas Dertinger
• Subject Area: Biophysics
• Term: from 2007 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 59081828

Proteine sind aus Aminosäuren aufgebaute Heteropolymere. Damit Proteine funktionieren, müssen sie sich zunächst in ihren sogennanten nativen Zustand falten. Diesen Vorgang, bei dem die zweidimensionale Kette von Aminosäuren eine spezifische dreidimensional Strukur bildet, nennt man Proteinfaltung. Die Funktion von Proteinen hängt wesentlich von ihrer dreidimensionalen Struktur ab. Fehlfaltungen führen zu nichtfunktionierenden oder im schlimmsten Fall zu schlecht funktionierenden Proteinen. Während schon viel über den nativen und vollständig entfalteten Zustand von Proteinen bekannt ist, sind die Eigenschaften von transienten Konformationen, wie z.B.des „collapsed state“ Gegenstand aktueller Forschung. Diese transienten Konformationen sind physiologisch höchst relevant aber schwierig zu detektieren / messen, da sie entweder kurzlebig sind, oder wie der „collapsed state“, mit nativ gefalteten Proteinen koexisiteren und oft nur einen geringen Anteil der gesamten Proteinmenge ausmachen. Die Messung und Charakterisierung dieser transienten Zustände ist Ziel dieses Projektes. Es soll sowohl unter Gleichgewichts- als auch unter nicht Gleichgewichtsbedingungen auf Einzelmolekül Ebene in vitro geschehen. Die Kombination von Einzelmolekül Förster-Resonanz-Energie-Transfer (sm-FRET) mit der kürzlich entwickelten Zwei-Fokus Fluoreszenz Korrelations Spektroskopie (2fFCS) ermöglicht es, sowohl lokale als auch globale Protein-Konformationsparameter gleichzeitig zu messen. Aus diesen Messungen können Informationen über ein sich entfaltendes / faltendes Protein (z.B. remanente Strukturen) gezogen werden. Als ein Model System wird das Protein Baranse gewählt, weil es mindestens zwei Faltungszwischenzustände aufweist, die momentan nicht gut charakterisiert sind.

• DFG Programme: Research Fellowships
• International Connection: USA
• Host: Professor Dr. Shimon Weiss