Untersuchung von Funktionellen Dynamiken in DNA-Strukturen und DNA-Polymerasen mittels Einzelmolekül-FRET-Spektroskopie
Richert, Markus - Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (2014)
Die fehlerfreie Replikation des Erbgutes ist eine Voraussetzung für das Überleben von Organismen, vom einzelligen Bakterium bis zum tierischen bzw. pflanzlichen Organismus. Der genaue Mechanismus und die strukturellen sowie kinetischen Zusammenhänge konnten trotz intensiver Forschung bis heute nicht im Detail geklärt werden. Es konnte gezeigt werden, dass es eine weitere, von bisherigen Strukturuntersuchungen nicht erfasste Konformation gibt, die sich in jedem funktionalen Zustand des Enzyms sowohl in Einzelmolekülfluoreszenzexperimenten als auch zeitaufgelöster Fluoreszenzspektroskopie finden lässt. Des Weiteren zeigten die durchgeführten Einzelmolekülexperimente sowie Ergebnisse aus Korrelationsexperimenten ein durchgehend dynamisches Verhalten der Polymerase, unabhängig von gebundenen Substraten oder Liganden. Ausgehend von den gefunden experimentellen Ergebnissen wird ein zu den bestehenden Modellen erweitertes dynamisches Modell der Polymerase vorgeschlagen, welches die neu gefundene Konformation als intermediären Zustand zwischen substratgebundenem Enzym und katalytisch aktivem Enzym einordnet. Der neue Zustand könnte somit eine Rolle in der Unterscheidung von korrektem und inkorrektem Nukleotid spielen. Erste Simulationen konnten zeigen, dass sich die experimentell gefundenen Ergebnisse mit dem postulierten Modell reproduzieren lassen.