Das humane Parvulin 14: Struktur und Untersuchungen an Substrat- und DNA-Komplexen

Abstract

In der Arbeit wurde die Struktur des humanen Parvulin 14 (hPar14) in Lösung mit Hilfe der magnetischen Kernspinresonanz-Spektroskopie untersucht. hPar14 ist eine PPIase der Parvulin-Familie mit unbekannter zellulärer Funktion. Durch die Aufnahme und Auswertung von 2D- und 3D-NMR-Spektren konnten 1042 NOEs, 71 dihedrale Winkeln und 38 Wasserstoffbrücken ermittelt werden, die später für die Strukturrechnung als experimentelle Daten eingesetzt worden sind. Die so gewonnene Struktur des hPar14 ist gut definiert (RMSD-Wert für das gesamte Proteinrückgrat 1.45 ± 0.16 Å) und besteht aus einem viersträngigen gekrümmten β-Faltblatt, das die α-Helix-4 umgibt. α-Helices-1, 2 und 3 befinden sich auf der konvexen Seite des Faltblattgerüsts. Der N-Terminus des Proteins (35 Aminosäuren) liegt unstrukturiert vor. Die hPar14-PPIase-Domäne weist eine hPin1-PPIase-Domäne-ähnliche Topologie auf, die als Subtopologie des FKBP-Superfolds gesehen werden kann. Ein Vergleich zwischen den PPIase-Domänen von hPar14 und hPin1 zeigt, dass die räumlichen Positionen der an der Katalyse beteiligten Aminosäure identisch sind. Unterschiede in loop-Regionen und Oberflächenladungen liefern die Basis für die verschiedene Funktionalität der beiden menschliche Parvuline. In Rahmen der Arbeit wurde der Einfluss der Substratbindung (Succinyl-Ala-Arg-Pro-Phe-para-nitroanilin) auf die Konformation der PPIase-Domäne von hPar14 untersucht. Es liess sich auch bestätigen, dass hPar14 an ein AAAAAT Motiv an doppelsträngige DNA bindet. Das vermutliche Bindungsmotive ähnelt dabei dem von HMGB Domänen.

The solution structure of human parvulin 14 (hPar14) was determined using nuclear magnetic resonance spectroscopy. hPar14 is a PPIase belonging to Parvulin-family with unknown cellular function. The acquisition and assignment of 2D and 3D-NMR spectra resulted in 1042 NOE restraints, 71 dihedral angle restraint and 38 hydrogen bonding restraints, which were used for structure calculations. The resulting structure of hPar14 is well defined (backbone RMSD-value of 1.45 ± 0.16 Å) and consists of a four-stranded twisted β-sheet gripping α-helix 4. α-Helices 1, 2, and 3 are located on the convex side of the β-sheet. The N-terminus of the protein (35 amino acids) is unstructured. The three-dimensional structure of the hPar14-PPIase-domain resembles that of the hPin1- PPIase-domain and comprises a FKBP-Superfold. The comparison between both PPIase-domains reveals identical spatial positions of catalytic active amino acids. The differences in the loop regions and surface charges provide the basis for distinct functionality of hPar14 and hPin1. The conformational changes of hPar14-PPIase-domain upon substrate binding (Succinyl-Ala-Arg-Pro-Phe-para-nitroanilin) was monitored by NMR. Additionally, it has been confirmed, that hPar14 binds to ds-AAAAT-motifs. The putative binding site is similar to that of HMGB-domains.