Evolutionäre Verwandtschaft zweier elementarer Protein-Faltungen: die (betaalpha)8-barrel und die (betaalpha)5- flavodoxin-ähnliche Faltung

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Proteine besitzen unterschiedliche Strukturformen, die aufgrund der Anordnung und Vernetzung ihrer Sekundärstrukturelemente in Faltungen eingeteilt werden. Diese komplexen Strukturen haben sich durch Rekombination aus einfacheren Einheiten entwickelt. Die Untersuchung von Verwandtschaftsbeziehungen zwischen Faltungen sowie die experimentelle Umwandlung eines Faltungtypus mittels rationalen Designs helfen uns die zugrunde liegenden evolutionären Mechanismen zu verstehen. Im Rahmen dieses Antrages soll die Verwandtschaft der beiden bedeutenden Strukturformen (βα)8-barrel und (βα)5-Flavodoxin-ähnliche Faltung untersucht werden. Das ubiquitäre (βα)8-barrel besteht aus acht βα-Einheiten, die ein paralleles β-barrel bilden. Aufgrund experimenteller Hinweise wird angenommen, dass (βα)8-barrel aus einem Vorläufer halber Größe entstanden sind. Die Flavodoxin-ähnliche Faltung besteht aus fünf βα-Einheiten, die ein paralleles β-Faltblatt mit der Abfolge 21345 bilden. In einer früheren Studie haben wir überzeugende strukturelle Ähnlichkeiten zwischen Flavodoxin-ähnlichen Proteinen und Hälften von (βα)8-barrel Proteinen festgestellt, die auf eine evolutionäre Verwandtschaft der beiden Faltungstypen schließen lassen. Die experimentelle Konstruktion (A) eines Flavodoxin-ähnlichen Proteins aus einem Halb-barrel und (B) eines (βα)8-barrel Proteins aus einem Flavodoxin-ähnlichen, sowie (C) die Identifizierung von Proteinen mit einer zwischen den beiden Faltungstypen liegenden Struktur wird diese Verwandtschaft und mögliche evolutionäre Mechanismen zur Entwicklung kompakter Proteinstrukturen aufklären.