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NMR-spektroskopische Charakterisierung der Dynamik des Autophagie-relevanten Proteins GABARAP auf verschiedenen Zeitskalen

Möller, Christina - Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (2016)


Das 117 Aminosäuren umfassende GABAA-Rezeptor-assoziierte Protein (GABARAP) aus H. sapiens ist ein Schlüsselprotein in der Autophagie. Im letzten Jahrzehnt wurde eine Vielzahl von Interaktionspartnern identifiziert, welche die Relevanz von GABARAP für Vesikeltransport und Membranfusionen in der Autophagie und Apoptose verdeutlichen. Die enzymatische Lipidierung von GABARAP ermöglicht eine Verankerung an Membranen, um so Hemifusion von Membranen durch eine Oligomerisierung von GABARAP zu vermitteln. Die Strukturbestimmung von GABARAP durch NMR und Röntgenkristallographie weist auf signifikante Konformationsänderungen hin, welche in der gesamten GABARAP/MAP1LC3/Atg8 Familie konserviert sind. Interessanterweise hat die Kristallisation unter Hochsalzbedingungen zu einer offenen, oligomeren Konformation von GABARAP geführt, in der die N-terminale Region mit der hydrophoben Bindetasche des benachbarten GABARAP-Moleküls assoziiert. Es bleibt unklar, ob diese Konformation durch die Oligomerisierung tatsächlich Membranfusionen begünstigt oder ob es sich um einen Kristallisationsartefakt handelt. Strukturelle Details, die Kinetik und Thermodynamik, sowie die funktionelle Relevanz der Konformationsänderungen von GABARAP sind bisher nur wenig verstanden.

In dieser Arbeit ist die Dynamik von GABARAP durch NMR-Spektroskopie charakterisiert worden, da diese Methode die Aufklärung von Struktur und Dynamik auf allen relevanten Zeitskalen mit atomarer Auflösung ermöglicht.


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