Multidomänen Proteine: Konformationsdynamik und Faltung

  PGK labelpositions Urheberrecht: © Fitter Darstellung der PGK-Struktur mit hervorgehobenen Positionen der Farbstoffmarkierung.

Große Bewegungsamplituden bei Multidomänenproteinen sind häufig essentiell für die Aktivität dieser Proteine. Wir wenden Einzelmolekül Förster-Resonanzenergietransfer an, um diese Bewegungen auf molekularer Ebenen am Beispiel der Phosphoglyzerat Kinase (PGK) zu untersuchen. Die PGK ist ein Schlüsselenzym der Glykolyse, welche das aktive Zentrum an den Grenzflächen zwischen den zwei Domänen aufweist. Der relative Abstand zwischen den Domänen kann dabei durch eine sogenannte Scharnierbewegung verändert werden.


In prokaryotischen, und noch häufiger in eukaryotischen Zellen stellen Multidomänenproteine den überwiegenden Teil des Proteoms dar. Unser gegenwärtiges Wissen über die Prinzipien der Proteinfaltung stammt allerdings zum überwiegenden Teil von Studien an kleineren Einzeldomänenproteinen. Wir untersuchen daher die Faltung der PGK unter Verwendung des Einzelmolekül Förster-Resonanzenergietransfers, wobei wir Farbstoffe an ausgewählten Positionen in der N- und der C-Domäne gebunden haben. Zusätzlich zu den inter-Domänenabständen vermessen wir auch Abstände innerhalb der Domänen (intra-Domänenabstände) für unterschiedliche Faltungszustände. Diese Daten sollen uns ein detailliertes Bild über sie sequentielle Abfolge von Faltungs- und Entfaltungsübergängen der einzelnen Domänen liefern.

 

Zugehörige Publikationen

Michele Cerminara, Antonie Schöne, Ilona Ritter, Matteo Gabba and Jörg Fitter
Mapping Multiple Distances in a Multidomain Protein for the Identification of Folding Intermediates
Biophys. J, 118, 1–10 (2020)

D. Kempe, M. Cerminara, S. Poblete, A. Schöne, M. Gabba, and J. Fitter
Single-molecule FRET measurements in additive-enriched aqueous solutions
Anal. Chem., 89, 694-702, (2017)

M. Gabba, S. Poblete, T. Rosenkranz, A. Katranidis, D. Kempe, T. Züchner, R.G. Winkler, G. Gompper, and J. Fitter
Conformational State Distribution and Catalytically Relevant Dynamics of a Hinge-Bending Enzyme Studied by Single-Molecule FRET and a Coarse-Grained Simulation
Biophys. J., 107, 1913-1923, (2014)

T. Rosenkranz, R. Schlesinger, M. Gabba, J. Fitter
Native and unfolded states of a phosphoglycerate kinase studied by single molecule FRET
ChemPhysChem, 12, 704-710, (2011)