NMR-spektroskopische Stabilitäts- und Strukturuntersuchungen an Proteinen unter Hochdruck

Abstract

In Kombination mit einem NMR-Spektrometer wurde eine Hochdruckanlage aufgebaut, die Drücke bis zu 250 MPa aushält, um verschiedene Proteinzustände zu charakterisieren. Das System wurde verwendet um das Kälteschockprotein Bs-CspB, das Kälteschockprotein Bc-Csp R3E L66E und das Zinkfinger Protein Kti11p zu untersuchen. Die thermodynamische Stabilität wurde in Abhängigkeit von Druck und Temperatur mittels NMR bestimmt. Elliptische p-T Phasendiagramme wurden ermittelt. Thermodynamische Größen wurden daraus berechnet. Durch die Aufnahme von HSQC-Spektren bei verschiedenen Drücken, wurden lokale strukturelle Änderungen an den Proteinen untersucht, indem die chemischen Verschiebungen der Amidprotonen und der Stickstoffkerne studiert wurden. Diejenigen Proteinbereiche, welche einen funktionstragenden Charakter besitzen, sind besonders druckanfällig beziehungsweise flexibel.

In combination with a high resolution NMR spectrometer, a high pressure system was set up, which can hold pressures of up to 250 MPa, to characterize different states of proteins. This system was used to study the cold shock protein Bs-CspB, the cold shock protein Bc-Csp R3E L66E and the zinc-finger protein Kti11p. The thermodynamic stability depending on pressure and temperature were determined by NMR. Elliptical pressure-temperature phase diagrams of the proteins were determined. A whole set of thermodynamic parameters could be calculated. By recording HSQC spectra for the proteins at different pressures, local changes in the proteins structure were analyzed by studying the chemical shifts of the amide protons and the amides. Those regions in the proteins, which are involved in biological functions, seem to be very flexible and particularly sensitive to pressure.