Funktionelle und strukturelle Untersuchungen von Häm-Peptid/Protein-Komplexen : ein Beitrag zur Aufklärung der Häm-vermittelten Regulation von Proteinen im Organismus

Kühl, Toni GND

Dem Biomolekül Häm werden in der Natur in Verbindung mit Proteinen zahlreiche essentielle Funktionen in Bezug auf Gastransport, Elektronentransfer und Substratoxidation zugeschrieben. Im Vergleich dazu ist über die Funktion von Häm als Regulator nur wenig bekannt. Einige Prozesse und damit verbundene Proteine sind bekannt, bei denen Häm/Hämin eine wichtige Rolle spielt. Diese Proteinen tragen einen kurzen Sequenzabschnitt, den man als Häm-regulatorisches Motiv bezeichnet. Bisher konnte die Bindung von Häm an solche Sequenzabschnitte nur unzureichend aufgeklärt werden. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse und Vorhersage Häm-regulatorischer Motive (HRM). Dazu wurde eine kombinatorische Peptidbibliothek mit der allgemeinen Sequenz AAXXXX[C/H/Y]XXXXBBBBRM-Linker-Harz (X = 18 proteinogene Aminosäuren außer Cys und Met, inkl. Nle) mit Hämin inkubiert und auf Hämin-bindende Motive gescreent. Für ausgewählte, resynthetisierte Vertreter wurde mittels funktioneller Studien (UV/Vis-Spektroskopie, Kompetitionsstudien mit hSlo1-Kanälen) die Bindung von Hämin an die Peptide quantifiziert. Auf Cys-basierte und im Speziellen Cys-Pro-basierte Sequenzen wurde dabei vorrangig, aber nicht ausschließlich, fokussiert. Weiterführend wurden strukturelle Untersuchungen (Resonanz-Ramanspektroskopie, NMR-Spektroskopie) zu ausgewählten Komplexen aus Hämin und Cys-basierten Sequenzen durchgeführt. Mit Hilfe von Datenbankrecherchen zu den erhaltenen Daten der kombinatorischen Peptidbibliothek konnten Vorhersagen für potentiell Hämin-bindende Proteine gemacht werden. Dipeptidylpeptidase 8 und ein daraus abgeleitetes 23 Aminosäuren-langes Peptid konnten so identifiziert und mittels enzymatischer Studien und den genannten spektroskopischen Methoden in Bezug auf ihre Häminbindung charakterisiert werden.

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Kühl, Toni: Funktionelle und strukturelle Untersuchungen von Häm-Peptid/Protein-Komplexen. ein Beitrag zur Aufklärung der Häm-vermittelten Regulation von Proteinen im Organismus. 2014.

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