Die Struktur des elastisch verformten Akto-Myosin-Komplexes bei Kraftentwicklung im kontraktilen Apparat einzelner Skelettmuskelfasern: 2D-Röntgenstrukturanalyse und molekulares Modelling

单个骨骼肌纤维的收缩装置在力发展过程中弹性变形的肌动球蛋白复合物的结构：2D X 射线结构分析和分子建模

• 批准号: 5404699
• 负责人: Professorin Dr. Theresia Kraft
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Molekular- und Zellphysiologie
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2002-12-31 至 2007-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5404699?language=en
• 关键词: Die; Struktur; des; elastisch; verformten

Eine elastische Verformung des Myosinkopfes durch Konformationsänderungen des Akto-Myosin-Komplexes im Verlauf der ATP-Hydrolyse wird allgemein als Grundprinzip der Erzeugung motiler Kräfte angenommen, nicht nur im strukturell hochorganisierten Muskel sondern auch für die Erzeugung von Kräften oder die Bewegung von Lasten durch nichtmuskuläre Myosine sowie Knesine und Dyneine. Die strukturelle Charakterisierung des Akto-Myosin-Komplexes in den verschiedenen Zwischenzuständen des ATPase Zyklus, insbesondere der Strukturen unter elastischer Verformung, und deren Korrelation mit der Hydrolyse von ATP sind daher der Schlüssel zum Verständnis der Grundprinzipien, durch die 'Motorproteine' Kräfte und Bewegung erzeugen. Proteinkristallographische Untersuchungen des isolierten Myosinkopfes oder cryo-elektronenmikroskopische Studien sind für diese Fragestellung ungeeignet, da bei beiden Techniken die eingesetzten isolierten Myosinköpfe nicht den entscheidenden elastischen Verformungen unterworfen werden können. Ziel unseres Projektes ist deshalb gerade die Struktur der Zwischenzustände des Akto-Myosin-Komplexes vor und nach Strukturumlagerungen unter elastischer Verformung aufzuklären. Dazu registrieren wir 2D-Röntgenbeugungsspektren von membranfreien Muskelfasern, sog. 'Skinned fibers', in den relevanten Zwischenzuständen des ATPase Zyklus. In einem aus den bekannten atomaren Koordinaten des Aktinfilaments und des isolierten, nicht elastisch verformten Myosinkopfes aufgebauten Modell führen wir dann systematisch Umlagerungen und Verformungen des Myosinkopfes ein und gleichen die errechneten 2D-Diffraktionsspektren des Modells an die experimentell registrierten Spektren an. So werden Änderungen in Aktinfilament und Myosinkopf beim Andocken von Myosin an Aktin und die Struktur des elastisch verformten Akto-Myosin-Komplexes durch dieses 'Molekulare Modelling' charakterisiert. In unseren Vorarbeiten haben wir alle notwendigen Voraussetzungen für das Projekt geschaffen.

通过ATP-水解的Akto-Myosin-Komplexes的构象变化来进行肌球蛋白的弹性变形，是肌球蛋白的基本动力学原理，而不仅仅是肌球蛋白本身的结构。通过“马达蛋白”的分解和诱导，使ATP酶在体外形成弹性结构，并与ATP酶水解产物发生相关性，从而使肌动蛋白-肌球蛋白复合体的结构特征在体外形成。分离肌球蛋白或低温电凝肌球蛋白的蛋白质原位杂交研究可用于分离肌球蛋白的片段，但在其他技术中，分离肌球蛋白的弹性测试不适用于韦尔登。我们的研究项目是将Akto-Myosin-Komplexes的Zwischenzustände结构设计成弹性结构。Dazu registrieren wir 2D-Röntgenbeugungsspektren von membranfreien Muskelfasern，sog. '剥皮纤维'，in den relevanten Zwischenzuständen des ATPase Zyklus.为了使肌纤维和肌原纤维的相互协调，我们不能用肌纤维的弹性模型来描述肌纤维，而应系统地描述和描述肌纤维的二维衍射特性，并进行实验验证。因此，通过分子模型的特点，我们可以对肌球蛋白、肌动蛋白和弹性变形的肌动蛋白-肌球蛋白复合体的结构进行韦尔登。在我们的项目中，我们所有的项目都是不一样的。