Untersuchung der putativen Substratbindungsstelle von Escherichia coli Parvulin 10

Abstract

Diese Arbeit befasst sich mit Parvulin 10 (Par10) aus Eschericia coli, dem Namensgeber der Peptidyl-Prolyl-cis/trans-Isomerase-Familie der Parvuline. Par10 katalysiert die Umwandlung der cis- und trans-Konformere von Prolylbindungen (Xaa-Pro-Bindungen) in Peptiden und Proteinen. Vertreter humaner Parvuline, wie z.B. humanes Pin1 (hPin), werden mit einer Vielzahl von Erkrankungen in Verbindung gebracht. Diese Arbeit sollte durch Strukturuntersuchungen und durch die Bereitstellung neuartiger, chemisch modifizierter Parvulinspezies zum Verständnis der Funktionsweise der Parvuline beitragen. Die Interaktion zwischen Par10 und der Alkylhydroperoxid Reduktase Untereinheit C (AhpC) wurde in dieser Arbeit eingehender und erstmalig auf atomarer Ebene mittels der Kernspinresonanz-Spektroskopie untersucht. Es konnte eine direkte Bindung eines AhpC-Segments an das katalytische Zentrum von Par10 und die enzymatische Umsetzung dieses Segments durch Par10 gezeigt werden. Weiterer Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen deutlich abgesenkte pKS-Werte für die beiden in Par10 vorkommenden Cysteinseitenketten verglichen mit Cysteinseitenketten in kurzen, unstrukturierten Peptiden und einen starken Einfluss des Cys40 auf die Raumstruktur von Parvulin 10.

This thesis has a focus on Escherichia coli Parvulin 10 (Par10), the founding member of the parvulin enzyme family, a class of peptidyl-prolyl-cis/trans-isomerases (PPIases). Par10 catalyzes the interconversion of cis and trans conformers of prolyl bonds(Xaa-Pro bonds) in peptides and proteins. Members of human Parvulins, e. g. human Pin1 (hPin) are associated with a variety of diseases. This work was thought to contribute to a better understanding of the mode of operation of parvulins by using structural studies and by providing novel, chemically modified parvulin species. The interaction between Par10 and the alkyl hydroperoxide reductase subunit C(AhpC) has been examined in this study at the atomic level for the first time by means of nuclear magnetic resonance spectroscopy. The direct binding of a partial amino acid sequence of AhpC to the catalytic site of Par10 could be shown as well as the enzymatic conversion of an AhpC segment by Par10. Furthermore results of the here presented study show significantly lowered pKa values for both cysteine side chains in Par10 compared to cysteines in short, unstructured peptides and a great influence of Cys40 on Par10's overall protein structure.