NMR-spektroskopische Charakterisierung der elementaren Proteinfaltung und der Nukleinsäurebindung des Kälteschockproteins CspB

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Die molekularen Grundlagen der Proteinfaltungsreaktion sind immer noch in weiten Teilen unverstanden. Nach dem Studium langsamer Faltungsreaktionen und der Charakterisierung von Faltungsintermediaten mittels Echtzeit-NMR-Spektroskopie sollen jetzt die schnellen elementaren Faltungsschritte vornehmlich mit hochauflösender NMR-Spektroskopie untersucht werden. Als Modell wird das kleine DNA-bindende Kälteschockprotein CspB aus B. Subtilis dienen, dessen Übergangszustand während der Faltungsreaktion kartiert werden soll. Hierzu wollen wir die Ent- und Rückfaltungsraten basierend auf NMR-Resonanzen von möglichst allen Aminosäureresten bestimmen. Mögliche Vorzugskonformationen des denaturierten, aber faltungskompetenten Zustands sollen mit Hilfe von Relaxationsstudien und der Bestimmung von dipolaren Kopplungen erfolgen. Die Rolle der natürlichen Umgebung Wasser ist für die Faltung der Polypeptidkette von zentraler Bedeutung. Hier möchten wir mit NMR-Methoden die Wechselwirkungen einzelner Reste in verschiedenen Faltungszuständen mit den Wassermolekülen untersuchen. Parallel soll die Struktur eines CspB/RNA-Komplex in Lösung sowie der Einfluss einzelsträngiger Nukleinsäuren auf Struktur, Dynamik und Faltung von CspB untersucht werden. Wir erwarten aus diesen Studien detaillierte Einblicke in die elementaren Prozesse, die bei der Faltung und der Nukleinsäurebindung dieses einfachen Proteins ablaufen.