Strukturbestimmung von Protein-Nanokristallen durch Elektronenbeugung

Im Nano-Argovia-Projekt ProtEDinNanoxtals wird mithilfe der Elektronenbeugung die Rolle von Wasserstoffionen in Membranproteinen untersucht.

Protein-Nanokristalle – Weitere Informationen Strukturbestimmung von Proteinen auf Paul Scherrer Institut PSI atomarer Ebene durch Elektronenbeugung https://www.psi.ch/de Das Team im Nano-Argovia-Projekt ProtEDinNanoxtals hat Biozentrum, Universität Basel zum Ziel, mithilfe der Elektronenbeugung die Rolle von https://www.biozentrum.unibas. ch Wassersto昀昀atomen für die Proteinfunktion und die Wechselwir- kungen zwischen Proteinen und Liganden zu untersuchen. LeadXpro https://leadxpro.com Die Forschenden erhalten damit Einblicke in die Struktur von Proteinen auf atomarer Ebene, lernen so lebenswichtige ELDICO Scientific https://www.eldico-scientific. biologische Prozesse besser verstehen, und unterstützen com damit die Medikamentenentwicklung. Wasserstoff ist immer im Spiel hilfe der Elektronenbeugung die Position Wassersto昀昀atome spielen eine entscheiden- von Wassersto昀昀atomen an den funktional de Rolle bei der Struktur, Stabilität und Funk- aktiven Stellen in Proteinen untersuchen. tion von Proteinen – den Nanomaschinen, Bei dieser Methode tre昀昀en beschleunigte die das Leben und die Form unserer Zellen Elektronen auf die Probe und werden durch organisieren. Wassersto昀昀atome sind die Wechselwirkungen mit den Atomen der leichtesten und häu昀椀gsten Atome auf unse- Tausenden von Proteinmolekülen, die sym- rem Planeten. Sie tragen zur Stabilisierung metrisch im Nanokristallgitter angeordnet der dreidimensionalen Form der Proteine sind, gebeugt. Anhand des detektierten Beu- bei, indem sie beispielsweise über Wasser- gungsmusters lässt sich dann die Position sto昀昀brückenbindungen mit anderen Atomen der Atome und damit der Moleküle in der interagieren. Wassersto昀昀atome sind auch an Probe errechnen. In den letzten Jahren hat der biologischen Funktion der Proteine betei- der enorme Fortschritt bei der Entwicklung ligt. Für die Entwicklung neuer pharmazeu- von Elektronenbeugungsmessgeräten sowie tischer Wirksto昀昀e ist daher die Kenntnis der in der Probenvorbereitung den Weg bereitet Wassersto昀昀koordinaten im aktiven Zentrum für den Einsatz an verschiedenen Proteinen. der Proteinstruktur von grosser Bedeutung. Ein Expertenteam unter Leitung von Es ist jedoch eine Herausforderung für die Dr. Valérie Panneels (Paul Scherrer Institut) Wissenschaftler:innen diese Kartierung der wird Modellproteine unterschiedlicher Grö- Wassersto昀昀atome vorzunehmen, da die bis- sse und Funktion untersuchen. Bei diesen her verwendeten konventionellen Methoden Proteinen handelt es sich um Photosenso- mit Einschränkungen verbunden sind. ren, die in der Dunkelheit inaktiv sind und deren Grundzustand bekannt ist. Zunächst Elektronenbeugung als Methode vermessen die Forschenden mit einem Elek- der Wahl tronenmikroskop und einem horizontalen Das interdisziplinäre Team im Nano-Argovia- Elektronendi昀昀raktometer eine kleine Domä- Projekt ProtEDinNanoxtals will nun mit- ne (LOV-1 für Light-Oxygen-Voltage-sensing «leadXpro hat sich auf strukturbasiertes Design an Membran- proteinen zur Entdeckung von Wirksto昀昀en für Medikamente spezialisiert und Strukturen werden mit Röntgenkristallographie oder Kryo-EM bestimmt. Elektronenbeugung könnte sowohl als wichtige ergänzende Methode für Nano-Kristalle als auch für die Analyse von Wassersto昀昀atomen verwendet werden.» Dr. Michael Hennig, leadXpro 8 SNI INSight Juni 2024