Mechanism of ClpB-mediated solubilisation of protein aggregates

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ClpB ist Mitglied der Hsp100/Clp Unterfamilie von ringformenden Chaperonen der AAA Proteinfamilie. Proteine dieser Superfamilie sind an vielen, oft essentiellen zellulären Prozessen beteiligt und verrichten "mechanische Arbeit", in dem sie ATP-abhängig Proteinkomplexe bewegen, ummodellieren oder dissoziieren. ClpB ist an der Auflösung von Proteinaggregaten in E. coli beteiligt und scheint somit eine Sonderrolle innerhalb der AAA-Proteinfamilie einzunehmen. ClpB wechselwirkt mit stabilen Proteinaggregaten und verändert deren Struktur. Durch Kooperation von ClpB mit dem DnaK (Hsp70) Chaperonsystem können Proteinaggregate disaggregiert und nachfolgend zurückgefaltet werden. Diese Aktivität ist für die Entwicklung von Thermotoleranz und somit das Überleben von E. coli unter extremen Stressbedingungen essentiell. Trotz Kenntnis des Domänenaufbaus von ClpB ist der molekulare Mechanismus der Disaggregationsreaktion unverstanden. Daher soll der ATPase-Zyklus von ClpB, die Interaktion von ClpB mit Proteinaggregaten, sowie die Kopplung beider Prozesse charakterisiert werden. Die Funktion einzelner Domänen in diesen Prozessen soll durch genetische Konstruktion und nachfolgende biochemische und funktionelle Analyse von ClpB-Mutantenproteinen aufgeklärt werden. Zum Zweck der Strukturaufklärung sollen Wildtyp- und Mutantenformen von ClpB kristallisiert bzw. durch Cryo-Elektronenmikroskopie charakterisiert werden. Abschließend soll die Fähigkeit anderer Hsp100/Clp-Proteinen aus E. coli zur Auflösung stabiler Proteinaggregate untersucht werden.