Die SDS-induzierte Entfaltung des Aquaglyceroporins GlpF - Entfaltungsstudien und Untersuchungen zur Rolle der Tryptophane im GlpF-Tetramer
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Die Untersuchung der Faltung und Stabilität von Membranproteinen ist im Vergleich zur Analyse löslicher Proteine durch viele Faktoren erschwert. Aus diesem Grunde ist die Zahl untersuchter oligomerer α-helikaler Membranproteine gering, obwohl diese in Biomembranen besonders zahlreich vorkommen und als potenzielle drug targets für pharmazeutische Wirkstoffe von Interesse sind. In dieser Arbeit wurde das α-helikale, tetramere Membranprotein GlpF, ein Aquaglyceroporin aus E. coli, verwendet, um dessen Entfaltung sowie die Stabilisierung seines tetrameren Zustandes in Mizellenumgebung zu untersuchen. Aquaglyceroporine ermöglichen den Fluss von Wasser und linearen Polyalkoholen (wie z.B. Glycerin) über biologische Membranen und sind in allen Domänen des Lebens präsent.
Die Aminosäure Tryptophan spielt eine tragende Rolle in Helix-Helix-Interaktionen und ist ein relevanter Faktor in Schlüsselpositionen strukturformender Bereiche in Membranproteinen. Die Untersuchung des Einflusses der Tryptophane von GlpF auf die Stabilität des Tetramers ist im ersten Teil dieser Arbeit zusammengefasst. Laut der Resultate übernehmen die Tryptophane von GlpF allerdings keine eindeutig stabilisierende Rolle für das GlpF-Tetramer. Nur ein Tryptophan, Trp 219, besitzt jedoch eine Schlüsselfunktion als Stabilisator der periplasmatischen GlpF-Vestibülregion. Daher ist Trp 219 von großer Bedeutung für die Gesamtstabilität von GlpF.
Des Weiteren wurde die SDS-induzierte in vitro-Entfaltung von GlpF sowohl hinsichtlich seiner Kinetik als auch unter Gleichgewichtsbedingungen analysiert. Die Ergebnisse deuten auf einen komplexen, mehrstufigen Entfaltungsmechanismus sowie auf die Präsenz von Intermediaten und parallelen Entfaltungswegen hin. Die Entfaltung von GlpF findet nicht nur innerhalb unterschiedlicher Strukturebenen statt, sondern kann in die Entfaltung seiner löslichen Bereiche und seiner Transmembranregionen unterteilt werden.
Die beschriebenen Resultate geben einen Einblick in die GlpF-Tetramerstabilität und zeigen eine strukturelle Abfolge der SDS-induzierte Entfaltung von GlpF, die möglicherweise den Entfaltungsweg aller Mitglieder der Aquaglyceroporin-Familie widerspiegelt.