Dokument: Magic-Angle-Spinning Solid-state NMR Studies of the Membrane Binding Heme Protein Nitrophorin 7 (NP7) from Rhodnius prolixus
| Titel: | Magic-Angle-Spinning Solid-state NMR Studies of the Membrane Binding Heme Protein Nitrophorin 7 (NP7) from Rhodnius prolixus | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=26454 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20140415-121628-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Varghese, Sabu [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Heise, Henrike [Gutachter] Prof. Dr. Pietruszka, Jörg [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | Die Nitrophorine (NPs) sind eine Gruppe von Stickstoffmonoxid (NO)-transportierenden Ferrihäm b-Proteinen, die im Speichel des Blut-saugenden Insekts Rhodnius prolixus vorkommen. Im Vergleich zu anderen NPs (NP1-4) bildet die kürzlich identifizierte Isoform NP7 bei höheren Konzentrationen immer hochmolekulare Oligomere und Aggregate. Daher verwendeten wir Festkörper-NMR, um strukturelle und dynamische Erkenntnisse aus den NP7-Aggregaten und Membran-gebundenem NP7 zu gewinnen. Die beiden elektronischen Spinzustände mit S = ½ und S = 0 des Fe(III) der Ferrihäm-Gruppe können durch die Komplexierung mit Imidazol und NO hergestellt werden. Spektrale Überlappung in homo- und heteronuklearen Korrelationsspektren wurde durch zwei unterschiedliche Ansätze zur reversen Isotopenmarkierung minimiert. Die NMR-Spektren der beiden Formen sind gut aufgelöst und identisch. Der Vergleich der Spektren in beiden elektronischen Spinzuständen erlaubt die Bestimmung der Aminosäurereste in der Nähe des Häm-Zentrums anhand von Pseudokontakt- Verschiebungen (PCS). Die NMR-Spektren zeigen, dass die Aggregation die Proteinfaltung nicht beeinflusst. Das INEPT-TOBSY-Spektrum ermöglicht die Identifizierung von bestimmten hochdynamischen Resten in den NP7-Aggregaten. Die NMR-Spektren von Liposom-gebundenem NP7 und von NP7-Aggregaten waren fast vergleichbar, was darauf hindeutet, dass die allgemeine Struktur von NP7 gut erhalten und fast die gleiche in beiden Probenzuständen ist. Das Vorhandensein hochdynamischer Reste in den NP7-Aggregaten hat außerdem einen Einfluss auf die molekulare Erkennung sowie auf die Bindung an die Membran. Die NP7-Membran-Interaktion wird hauptsächlich durch das hintere Ende der Häm-Bindungstasche vermittelt, was in guter Übereinstimmung mit früheren Berichten über die NP7-Membran-Interaktion ist. Insgesamt zeigt die Studie, dass Festkörper-NMR als robustes Werkzeug zur Gewinnung struktureller Informationen auf atomarer Ebene eingesetzt werden kann und zum Verständnis der NP7-Phospholipidmembran-Interaktion und deren Einfluß auf die Proteinstruktur beiträgt.The nitrophorins (NPs) comprise a group of NO transporting ferriheme b proteins found in the saliva of the blood sucking insect Rhodnius prolixus. In contrast to other nitrophorins (NP1-4), the recently identified membrane binding isoform NP7 tends to form oligomers and well-ordered aggregates at higher concentrations in solution. Hence, we used solid-state NMR (ssNMR) to investigate structural and dynamical insights from the NP7 aggregates and membrane bound NP7. The two electronic spin states with S = ½ and S = 0 at the ferriheme iron can be generated by the complexation with imidazole and NO, respectively. Spectral overlapping in homo- and hetero-nuclear correlation spectra was minimized by two different reverse labelling approaches. The ssNMR spectra of both forms are well resolved and identical. Comparison of the spectra of the two electronic spin states allowed the determination of paramagnetically shifted cross peaks due to pseudocontact shifts (PCS) which assisted in assigning of residues close to the heme center. Importantly, the ssNMR spectra demonstrate that aggregation does not affect the protein fold. Furthermore, INEPT-TOBSY spectra allowed the identification of certain highly dynamic residues in the NP7 aggregates. The ssNMR spectra of liposome bound NP7 and the aggregates were almost identical, indicating that overall structure of the NP7 is almost the same in both sample states. The highly dynamic residues observed in the NP7 aggregates are found to have significant influence in molecular recognition and membrane binding. The NP7-membrane interaction is mainly mediated by the rear end of the heme pocket and is in good agreement with the previous reports on NP7-membrane interaction studies. Overall, this study demonstrates that ssNMR can be used as an important tool to gain structural insight into the interaction between NP7 and phospholipid membranes and the consequences on the protein structure. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » NMR - Spektroskopie biologischer Makromoleküle | |||||||
| Dokument erstellt am: | 15.04.2014 | |||||||
| Dateien geändert am: | 15.04.2014 | |||||||
| Datum der Promotion: | 19.12.2012 |
