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Projekt
Der Einfluss der Glykosylierung auf de Struktur, Funktion und Dynamik von Proteinen
Antragsteller
Professor Dr. Harald Schwalbe
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung von 2017 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289991887
Innnerhalb der letzten Jahren wurden auf dem Forschungsfeld der Protein-Strukturbiologie signifikante Fortschritte erzielt. Dennoch konnten diese Erfolge nur sehr begrenzt auf Proteine mit posttranslationalen Modifikationen (Glykosylierung, Phosphorylierung, Methylierung etc.) übertragen werden, so dass die Anzahl von Strukturen modifizierter Proteine in der Proteindatenbank (PDB) relativ gering ist. Die Expression von Proteinen mit posttranslationalen Modifikationen mittels prokaryotischen Expressionssystemen wie Escherichia coli ist leider nur begrenzt möglich.Unter den posttranslationalen Modifikationen stellt die Proteinglykosylierung die weitverbreitetste Proteinmodifikation dar. Proteinglykosylierungen sind hochkomplex und sehr variabel. Noch mehr als die Kombination aller anderen Proteinmodifikationen führt dies zu einer höheren Diversität der Proteinkette. Glykosylierungen beeinflussen die Struktur, die Thermodynamik und die Kinetik von Proteinen. Diese Modulation spiegelt sich funktionell in der Lokalisation, dem zellularen Transport, der Löslichkeit, der Antigenität, der Halbwertszeit und in der Zell-Zell-Interaktion wider. Daher ist es nicht überraschend, dass Glykanstrukturen und -muster sich hochdynamisch verhalten und während verschiedener Entwicklungsstadien und in verschiedenen Krankheiten variieren.Bislang ist der Effekt der Glykosylierung hinsichtlich der Proteinfunktion noch nicht ausreichend verstanden und strukturelle Informationen hierzu sind rar. Aus strukturbiologischer Sicht verkompliziert die Proteinglykosylierung die Strukturlösung. Die Oligosaccharidketten erhöhen die Masse, induzieren Flexibilität und vergrößern die Heterogenität der Proteinproben. Im Rahmen des vorliegenden Verbundsantrags möchten wir (P6 Schwalbe) den Einfluss der Glykosylierung auf Struktur, Funktion und Dynamik von Proteinen mittels NMR Spektroskopie untersuchen. Hierfür werden spezifische NMR Werkzeuge (Expression, Isotopenmarkierung) und Methoden zur strukturellen Untersuchung von Glykoproteinen in der ersten Förderperiode entwickelt. Im kooperativen Verbund fokussieren wir uns auf drei Dolichol-abhängige, hochkonservierte Proteinglykosylierungsarten (N-Glykosylierung, C- und O Mannosylierung), die sowohl um Mannosedonoren als auch um Akzeptorproteine konkurrieren. Im Verlauf der Assemblierung des Glykoverbunds wurde (P6 Schwalbe) bereits begonnen, den Effekt der Tryptophan-C-Mannosylierung mittels NMR in Kollaboration mit P1 Bakker zu erforschen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
