Analyse der molekularen Dynamik der Nukleotid-bindenden Domäne des ABC-Transporters HlyB mittels NMR

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Der ABC-Transporter HlyB ist ein zentrales Element einer Typ I Sekretionsmaschinerie, die das 107 kDa Toxin HlyA in einem Schritt über die beiden E. coli Membranen transportiert. Neben HlyB, sind zwei weitere Proteine, das Membranfusionsprotein HlyD und das äußere Membranprotein TolC für die Toxinsekretion essentiell. Die Energie, die für den Membrantransport nötig ist, wird durch die ATPase oder Nukleotid-bindende Domäne (NBD) des ABC-Transporters zur Verfügung gestellt. Es ist und gelungen, die NBD strukturell und biochemisch detailliert zu analysieren. So haben wir z.B. alle Kristallstrukturen des katalytischen Zyklus der NBD bestimmen können und mittels biochemischer Untersuchungen Katalyse-essentielle Aminosäuren identifiziert. Die NBD verwendet für die Energetisierung des Substrattransportes zwei unterschiedliche Energiequellen. Zum einem die chemische Energie, die in ATP gespeichert ist und zum anderen Änderungen des oligomeren Zustandes, der zur Erzeugung von mechanischer Bewegung benutzt wird. Trotz dieser Erkenntnisse besitzen wir keine dynamischen Informationen, die die Proteinaktivität, die Monomer-Monomer Wechselwirkung oder die Kooperativität des Systems erklären kann. In diesem Antrag wollen wir mittels NMR Spektroskopie die molekularen Prinzipien der ATP-Bindung und Hydrolyse sowie die ATP-induzierte Dimerisierung der NBD untersuchen. Weiterhin wollen wir durch NMR Untersuchungen die HlyA Bindungsstelle an der NBD aufklären, eine Eigenschaft des Haemolysinsystems, die für ABC-Transporter ungewöhnlich ist. Die so gewonnen Ergebnisse sollen eine Grundlage liefern, die molekulare Kommunikationen zu verstehen, die zur Erzeugung der für den Substrattransport nötigen Energie verwendet werden.