dc.contributor.author
Brosi, Richard W. W.
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:38:48Z
dc.date.available
2013-05-02T11:09:29.711Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/1393
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-5595
dc.description
1 Introduction 2 Biological Systems 2.1 DnaJ 2.2 BlrB 3 EPR 3.1 Spin
Hamiltonian 3.2 Bloch Equation 3.3 Pulsed EPR 3.4 Signal Relaxation 3.5 Pulsed
ELDOR 3.6 cw EPR 3.7 EPR spectrometer 4 Methods and Materials 4.1 Experiments
4.2 Calculations 4.3 Samples 4.4 ELDOR distance distributions 5 DnaJ 5.1 Full
length DnaJ 5.2 DnaJ storage complex 5.3 Synopsis 6 BlrB 6.1 BlrB dark state
ELDOR on BlrBdark Position of the beta5-strand Position of S115 in BlrBdark
Model structures from the BlrBdark ELDOR data 6.2 BlrB light state ELDOR on
BlrBlight Orientation of alpha4 and beta5 in BlrBlight The role of
Tryptophan92 Correlation to literature data 6.3 Synopsis 7 Conclusion
dc.description.abstract
Proteins are building blocks of life. By their interaction with one another,
they make most complex and diverse biological organisms possible. Knowledge of
a protein's structure is a valuable basis for investigation and interpretation
of its function. Most often, such information is attained by X-ray
crystallography. This, however, does not always represent the protein's state
in solution, as it is found within a cell. To be able to understand the
protein mechanism it is necessary to examine, which parts of this structural
model are conserved in solution and whether there are crucial differences in
its conformation. With the aid of paramagnetic spin probes attached to
specific protein sites, electron paramagnetic resonance (EPR) provides a
snapshot of the protein's solution ensemble. EPR has been utilized in this
work to examine two different proteins, Thermus thermophilus DnaJ and
Rhodobacter sphaeroides BlrB. DnaJ is part of a heat chaperone system that
identifies and repairs other damaged proteins, its cognates are found in
prokaryotes as well as in eukaryotes including humans. In this work, a
recently obtained crystal structure of Thermus thermophilus DnaJ is
scrutinized and it is examined whether the formation of a stable standby
complex specific to this organism leads to conformational changes in DnaJ that
could point at its substrate interaction mechanism. The structure of the
examined domains is found relevant, but the orientation of the domains is
different and indicates unspecific, hydrophobic substrate interaction. BlrB is
a photosensing BLUF protein using a flavin cofactor that is very common in
nature (vitamin B2 is ribo-flavin). It undergoes a reversible photocycle that
slightly rearranges the hydrogen bond network of its binding pocket in the
excited state. The purpose of this work is to review the protein's available
crystal structure and to study, in how far the light activation has an effect
on the protein's tertiary structure. On the basis of this experimental
information and in correlation with literature data, a mechanism for the
signal transduction in BLUF proteins is proposed.
de
dc.description.abstract
Proteine sind eine Grundlage für die Entwicklung von Leben. Durch ihre
vielfältigen strukturellen und chemischen Eigenschaften ermöglichen sie die
Bildung verschiedenster biologischer Organismen. Kenntnis der Struktur eines
Proteins ist eine wertvolle Basis für die Erforschung seiner Funktion.
Proteinkristallstrukturen können mit sehr hoher Auflösung ermittelt werden,
aber sie bilden nicht immer den Proteinzustand in Lösung ab. Um von der
Kristallstruktur Rückschlüsse auf Mechanismen ziehen zu können, ist es
hilfreich, seine Anordnung in Lösung zu kennen und somit eventuelle
Konformationsänderungen bestimmen zu können. Durch Anbringen von
paramagnetischen Spinmarkierungen an bestimmten Positionen des Proteins kann
man mit Elektronen Paramagnetischer Resonanz (EPR) durch deren selektive
Wechselwirkung auf die Lösungsstruktur zurückschließen, was im Rahmen dieser
Arbeit angewandt wurde. DnaJ aus Thermus thermophilus ist Teil eines
Hitzeschutz-Systems, das es diesem Bakterium ermöglicht, bei bis zu 75°C zu
überleben. DnaJ identifiziert andere, beschädigte Proteine und stimuliert
daraufhin die Reparaturaktivität seines Chaperon-Partners. Zusammen formen sie
außerdem einen Speicherkomplex, der sich bei Hitzeeinfluss sofort zersetzt und
direkt eine hohe Reparaturaktivität der Komponenten ermöglicht. Im Rahmen
dieser Arbeit wurde DnaJ im Vergleich zu einer kürzlich gewonnenen
Kristallstruktur untersucht und geprüft, ob sich ein Unterschied zwischen dem
Protein in Lösung und im zusammengesetzten Komplex ergibt. Es äußert sich
Variabilität der Quartärstruktur sowohl für isoliertes DnaJ als auch für im
Komplex gebundenes. BlrB ist ein lichtempfindliches Flavoprotein aus dem
Purpurbakterium Rhodobacter sphaeroides. Mit seinem Flavinkofaktor, einem
häufig in der Natur anzutreffenden Molekül (Vitamin B2 ist Ribo-Flavin),
durchschreitet es einen reversiblen Zyklus der Lichtanregung, der im aktiven
Zustand die Farbe des Chromophors leicht verändert. Dies ist ein Hinweis auf
eine Reorientierung der polaren Wechselwirkungen in seiner Bindungstasche. Die
Motivation dieser Arbeit liegt zum Einen in der sterischen Überprüfung der
vorhandenen Kristallstruktur in Lösung und zum Anderen in der Untersuchung des
Einflusses der Lichtreaktion auf die äußere Konformation des Proteins. Aus den
gewonnenen Erkenntnissen wurde ein Modell für den Prozess der Signalweitergabe
in BLUF-Domänen erarbeitet.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
blue-light sensor
dc.subject
conformational change
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::530 Physik
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
ELDOR spectroscopy on co-chaperone DnaJ and BLUF domain BlrB
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Robert Bittl
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Peter Hegemann
dc.date.accepted
2012-07-04
dc.date.embargoEnd
2013-04-30
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000039811-3
dc.title.translated
ELDOR-Abstandsmessungen an Cochaperon DnaJ und BLUF-Domäne BlrB
de
refubium.affiliation
Physik
de
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FUDISS_thesis_000000039811
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000012411
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free
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open access