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Aufklärung der Tertiärstruktur der antimikrobiellen Peptide Alvinellacin und Theromacin mit Hilfe der NMR-Spektroskopie

Mohr, Madlen - Christian-Albrechts-Universität Kiel (2010)


In der vorliegenden Arbeit wurden die Tertiärstrukturen der antimikriobiellen Peptide (AMP) Alvinellacin und Theromacin mit Hilfe der NMR-Spektroskopie aufgeklärt.

Alvinellacin wurde in der Arbeitsgruppe von A. Tasiemski (Laboratoire de Neuroimmunologie et Neurochimie Evolutive, Université de Lille, Frankreich) entdeckt. Es stellt das erste AMP dar, dessen mRNA aus dem Pompejiwurm Alvinella pompejana isoliert wurde. Die Tertiärstruktur von Alvinellacin zeigt eine G-förmige Konformation, welche aus random coil-Strukturelementen gebildet wird. Die in der Primärstruktur vorhandenen vier Cysteine bilden zwei Disulfidbrücken. Auf Grund der analogen Primärstruktur von Alvinellacin, Arenicin-1 und Arenicin-2 wurde ein struktureller Vergleich der Tertiärstrukturen durchgeführt. Es konnte keine Analogie in der Tertiärstruktur der drei antimikrobiellen Peptide festgestellt werden. Daraufhin wurde ein Vergleich von Tertiärstrukturen kleiner Peptide durchgeführt. Dabei konnte eine strukturelle Analogie zu einem Toxin, dem -Conotoxin MVIIC, aus der Meeresschnecke Conus magus festgestellt werden.

Das -Conotoxin MVIIC wird in die Familie der Conotoxine aus der Superfamilie der Omega-Toxin-ähnlichen Proteine eingeordnet. Die Tertiärstruktur von -Conotoxin MVIIC weist random coil-Sekundärstrukturelemente auf. Keine der drei Cysteinbrücken des -Conotoxins MVIIC weist eine ähnliche Position im Molekül, wie die von Alvinellacin, auf. Die einzigen Conotoxine, welche zwei Disulfidbrücken aufweisen, sind die α-Conotoxine. Diese Toxine weisen keine strukturelle Analogie zu Alvinellacin auf. Das zweite in der vorliegenden Arbeit charakterisierte AMP, Theromacin aus Hirudo medicinalis, weist eine Analogie in der Primärstruktur zu einem antimikrobiellen Peptid aus Hydra vulgaris, Hydramacin-1, auf. Dieses gehört zur Superfamilie der Skorpion-Toxin-ähnlichen Proteine. Die Tertiärstrukturen der Mitglieder dieser Superfamilie zeigen ein Cystein-stabilisiertes α-Helix/β-Faltblatt-Motiv. Dieses CSα/β-Motiv konnte bei der Aufklärung der Tertiärstruktur von Theromacin ebenfalls identifiziert werden. Das CSα/β-Motiv besteht aus einer α-Helix, die durch zwei Disulfidbrücken mit einem Strang des antiparallelen β-Faltblattes verbunden ist. Eine weitere Disulfidbrücke verbindet den zweiten Strang des β-Faltblattes mit dem N-Terminus. Bei einem Vergleich der Strukturen von repräsentativen Mitgliedern dieser Superfamilie konnte festgestellt werden, dass die höchste Analogie zu Hydramacin-1 besteht. Beide weisen eine zweite α-Helix auf, welche in der Tertiärstruktur der anderen Mitglieder dieser Superfamilie nicht vorkommt. Im Weiteren konnte festgestellt werden, dass eine Disulfidbrücke aus dem Cystein Knot sich in einer anderen Position befindet, als die vergleichbare Disulfidbrücke der anderen Mitglieder. Theromacin stellt somit ein weiteres Mitglied der Macin-Familie dar.


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