Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue hochpräzise Methodik zur Strukturanalyse von flexiblen Biomolekülen entwickelt

15.11.2012
In einer interdisziplinären Zusammenarbeit ist es den Düsseldorfer Wissenschaftlern um Prof. Claus Seidel (Lehrstuhl für Molekulare Physikalische Chemie) und Prof. Holger Gohlke (Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie) sowie Prof. Roger Goody (MPI für Molekulare Physiologie, Dortmund) gelungen, ein umfassendes, hochpräzises Methodenarsenal zu entwickeln, um die Struktur und Eigenschaften wichtiger Biomoleküle zu entschlüsseln.

Die nun in der jüngsten Ausgabe der Zeitschrift Nature Methods vorgestellte Methodik ermöglicht erstmals bei der Strukturbestimmung auch die Mobilität und strukturelle Heterogenität von Biomolekülen zu berücksichtigen.


Das Bild zeigt ein Protein dessen Struktur mit Hilfe von Förster-Resonanzenergietransfer (hpFRET)-Spektroskopie analysiert wurde. Die experimentell bestimmten Abstände zwischen einem Fluoreszenzfarbstoffpaar (in dem grünen und roten Netze) erlauben dessen Strukturmodellierung.
(Foto: MPC / Gunnar Schröder)

Die Arbeit trägt unter anderem wesentlich zum Verständnis der Funktion des Proteins Reverse Transkriptase (RT), einem bedeutenden Wirkstofftarget bei der HIV-1-Therapie, bei. Denn zum ersten Mal konnte in Anwendung der Methodik die Struktur eines aus dem aktiven Zentrum des Proteins überhängenden, einzelsträngigen Stückes DNA (Templatüberhang) an der RT bestimmt werden.

Die Forscher haben zur hochpräzisen Strukturmodellierung von Biomolekülen Informationen aus der high-precision Förster-Resonanzenergietransfer (hpFRET)-Spektroskopie verwendet und auf einen für die Vermehrung des HI-Virus Typ1 (HIV-1) bedeutenden Komplex der RT mit einer Primer-Templat-DNA übertragen.

Bei der hpFRET-Spektroskopie werden, wie bei einem Lineal, Distanzen zwischen zwei an ein Biomolekül gekoppelte Farbstoffmoleküle auf einer Nanometer-Längenskala (2 bis 10 Milliardstel Meter) gemessen, daher auch der Name spectroscopic ruler. Aus diesen Distanzen wird auf Atomabstände im Biomolekül zurückgeschlossen. Diese Abstandsinformation wird – analog zu einer Landvermessung – dann zur Modellierung einer 3-dimensionalen Struktur des Biomoleküls verwendet.

Vor dem Hintergrund, dass die Funktionalität von Biomolekülen durch ihre dreidimensionale Struktur und ihre dynamischen Eigenschaften und Strukturveränderungen bestimmt wird, ist hpFRET ein ideales Werkzeug, die Konstruktionsprinzipien dieser Nanomaschinen aufzuklären.

Durch die Berücksichtigung der räumlichen Verteilung der Farbstoffmoleküle am Biomolekül sowie durch die geschickte Kombination von FRET-Messungen mit modernen, computergestützten Modellierungstechniken, liefert die an der HHU entwickelte Methodik Strukturmodelle mit einer bislang nicht bekannten Präzision und Genauigkeit.

Die Software steht auf der Homepage des Institutes für Molekulare Physikalische Chemie als Download (http:www.mpc.hhu.de/software) zur Verfügung.

Kontakt:

Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
Prof. Dr. Claus Seidel
Lehrstuhl für Molekulare Physikalische Chemie, Geb. 26.32.02
Telefon: +49-211-81-15881
E-mail: cseidel@hhu.de
Prof. Dr. Holger Gohlke
Institut für Pharmazeutische Chemie
Telefon: +49 211 81 13662
E-mail: gohlke@uni-duesseldorf.de
Originalveröffentlichung:
Stanislav Kalinin, Thomas Peulen, Simon Sindbert, Paul J. Rothwell, Sylvia Berger, Tobias Restle, Roger S Goody, Holger Gohlke & Claus A. M. Seidel. A toolkit and benchmark study for FRET-restrained high-precision structural modeling. OnlinePublikation in NATURE Methods, 11. November 2012: doi:10.1038/nmeth.2222. Die Printfassung erscheint in der Dezember-Ausgabe 2012.

http://www.nature.com/doifinder/10.1038/nmeth.2222

Carolin Grape | idw
Weitere Informationen:
http://www.mpc.hhu.de/software
http://www.nature.com/doifinder/10.1038/nmeth.2222

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Antibiotika: Neuer Wirkstoff wirkt auch bei resistenten Bakterien
11.11.2019 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

nachricht Kleine RNAs verbinden Immunsystem und Gehirnzellen
11.11.2019 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: A new quantum data classification protocol brings us nearer to a future 'quantum internet'

The algorithm represents a first step in the automated learning of quantum information networks

Quantum-based communication and computation technologies promise unprecedented applications, such as unconditionally secure communications, ultra-precise...

Im Focus: REANIMA - für ein neues Paradigma der Herzregeneration

Endogene Mechanismen der Geweberegeneration sind ein innovativer Forschungsansatz, um Herzmuskelschäden zu begegnen. Ihnen widmet sich das internationale REANIMA-Projekt, an dem zwölf europäische Forschungszentren beteiligt sind. Das am CNIC (Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares) in Madrid koordinierte Projekt startet im Januar 2020 und wird von der Europäischen Kommission mit 8 Millionen Euro über fünf Jahre gefördert.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen verursachen weltweit die meisten Todesfälle. Herzinsuffizienz ist geradezu eine Epidemie, die neben der persönlichen Belastung mit...

Im Focus: Göttinger Chemiker weisen kleinstmögliche Eiskristalle nach

Temperaturabhängig gefriert Wasser zu Eis und umgekehrt. Dieser Vorgang, in der Wissenschaft als Phasenübergang bezeichnet, ist im Alltag gut bekannt. Um aber ein stabiles Gitter für Eiskristalle zu erreichen, ist eine Mindestanzahl an Molekülen nötig, ansonsten ist das Konstrukt instabil. Bisher konnte dieser Wert nur grob geschätzt werden. Einem deutsch-amerikanischen Forschungsteam unter Leitung des Chemikers Prof. Dr. Thomas Zeuch vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Göttingen ist es nun gelungen, die Größe kleinstmöglicher Eiskristalle genau zu bestimmen. Die Forschungsergebnisse sind in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Science erschienen.

Knapp 100 Wassermoleküle sind nötig, um einen Eiskristall in seiner kleinstmöglichen Ausprägung zu formen. Nachweisen konnten die Wissenschaftler zudem, dass...

Im Focus: Verzerrte Atome

Mit zwei Experimenten am Freie-Elektronen-Laser FLASH in Hamburg gelang es einer Forschergruppe unter Führung von Physikern des Max-Planck-Instituts für Kernphysik (MPIK) in Heidelberg, starke nichtlineare Wechselwirkungen ultrakurzer extrem-ultravioletter (XUV) Laserpulse mit Atomen und Ionen hervorzurufen. Die heftige Anregung des Elektronenpaars in einem Heliumatom konkurriert so stark mit dem ultraschnellen Zerfall des angeregten Zustands, dass vorübergehend sogar Besetzungsinversion auftreten kann. Verschiebungen der Energie elektronischer Übergänge in zweifach geladenen Neonionen beobachteten die Wissenschaftler mittels transienter Absorptionsspektroskopie (XUV-XUV Pump-Probe).

Ein internationales Team unter Leitung von Physikern des MPIK veröffentlicht seine Ergebnisse zur stark getriebenen Zwei-Elektronen-Anregung in Helium durch...

Im Focus: Distorted Atoms

In two experiments performed at the free-electron laser FLASH in Hamburg a cooperation led by physicists from the Heidelberg Max Planck Institute for Nuclear physics (MPIK) demonstrated strongly-driven nonlinear interaction of ultrashort extreme-ultraviolet (XUV) laser pulses with atoms and ions. The powerful excitation of an electron pair in helium was found to compete with the ultrafast decay, which temporarily may even lead to population inversion. Resonant transitions in doubly charged neon ions were shifted in energy, and observed by XUV-XUV pump-probe transient absorption spectroscopy.

An international team led by physicists from the MPIK reports on new results for efficient two-electron excitations in helium driven by strong and ultrashort...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hochleistungsmaterialien mit neuen Eigenschaften im Fokus von Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft

11.11.2019 | Veranstaltungen

Weniger Lärm in Innenstädten durch neue Gebäudekonzepte

08.11.2019 | Veranstaltungen

Automatisiertes Fahren und Recht

06.11.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Effizienz-Weltrekord für organische Solarmodule aufgestellt

11.11.2019 | Energie und Elektrotechnik

Antibiotika: Neuer Wirkstoff wirkt auch bei resistenten Bakterien

11.11.2019 | Biowissenschaften Chemie

Forschungsprojekt kombiniert Digitalisierung und Verfahrenstechnik

11.11.2019 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics