Die hier vorliegende Arbeit beschreibt strukturelle Untersuchungen an den Porinen Omp32 aus Comamonas acidovorans, P100 aus Thermus thermophilus sowie HVDAC1 und HVDAC2 aus Homo sapiens. In der äußeren Membran Gram-negativer Bakterien und Mitochondrien existieren porenbildende integrale Proteine, die Porine, welche die Membran für die Translokation von Ionen und kleinen Molekülen permeabel machen. Gemessen an der Vielzahl funktioneller Messungen, die für diese Proteinklasse beschrieben wurden, fällt deren Interpretation durch den Mangel an strukturellen Daten immer noch schwer. Um diese Lücke teilweise zu schließen, werden in dieser Abhandlung drei strukturell noch weitgehend unbekannte Porine vorgestellt. Die Struktur des bakteriellen Porins Omp32 wurde durch Röntgenkristallografie über die SIRAS-Methode bei 2,1 Å gelöst. Das homotrimere Protein ist den bisher bekannten Porinen bezüglich ihrer Architektur sehr ähnlich, allerdings zeigt es hinsichtlich seiner Porengeometrie und Oberflächenladung neue Eigenschaften, die im Zusammenhang mit den funktionellen Aspekten neue Erklärungsansätze bieten. Die Struktur enthält ein in der Porenengstelle gebundenes Anion, das eine Funktion des Porins als Anionen-spezifischen Kanal für kleine organische Säuren nahelegt. Das Protein wurde im Komplex mit einem periplasmatischen Peptid kristallisiert, dessen Lokalisation und Sequenz eine Beteiligung an der Peptidoglykanbindung vermuten lässt. Damit ist in dieser Arbeit erstmals der strukturelle Nachweis für einen Porin-Peptid-Komplex gelungen. Protein P100 repräsentiert ein Porin aus einem thermophilen Bakterium, das drei neue strukturelle Merkmale zeigt: Neben einer ungewöhnlich großen integralen Membrandomäne, besitzt das homotrimere Protein einen langen triple-coiled-coil-Stil und eine SLH-Domäne, die als Peptidoglykan-Bindungsdomäne bekannt ist. P100 wurde mittels Elektonenmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie und FTIR-Spektroskopie untersucht. Die elektronenmikroskopischen Daten negativ-kontrastierter 2D-Kristallen zeigen drei Symmetrie-verwandte Poren, die mit einem Durchmesser von 5 - 6 nm den der bisher strukturell bekannten Porine bei weitem übersteigt. Die drei Poren und die ca. 10 nm lange stilförmige Struktur der coiled-coil-Domäne ließen sich im Rasterkraftmikroskop getrennt voneinander durch Variation des Abstandes zwischen Spitze und Probe darstellen. Die Daten der FTIR-Spektroskopie bestätigen schließlich, dass es sich im Fall von P100 tatsächlich um ein Porin mit einem ungewöhnlich hohen a-helicalen Anteil handelt. Zwei humane Isoformen des mitochondrialen Porins wurden in E. coli kloniert und exprimiert. Das in Form ungefalteter inclusion bodies produzierte Protein konnte durch die Entwicklung eines effizienten Verfahrens in großen Mengen in seine native Form zurückgefaltet werden. Die Sekundärstrukturanteile der beiden rückgefalteten Isoformen wurden über FTIR-ATR-Messungen bestimmt. Die Struktur des Proteins wurde über Elektronenmikroskopie von in Eis eingebetteten 2D-Kristallen untersucht. Die Daten zeigen ein monomeres Barrelprotein mit den Dimensionen und der Sekundärstruktur eines bakteriellen Porins. Durch peptide mapping von HVDAC1 in Kombination mit MALDI-MS-Analysen der Fragmente wurde ein Topologiemodell des Porins entwickelt, das dieses als 16-strängiges Porin mit acht relativ langen Loop- und sieben kurzen Turnstrukturen vorschlägt.
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Die hier vorliegende Arbeit beschreibt strukturelle Untersuchungen an den Porinen Omp32 aus Comamonas acidovorans, P100 aus Thermus thermophilus sowie HVDAC1 und HVDAC2 aus Homo sapiens. In der äußeren Membran Gram-negativer Bakterien und Mitochondrien existieren porenbildende integrale Proteine, die Porine, welche die Membran für die Translokation von Ionen und kleinen Molekülen permeabel machen. Gemessen an der Vielzahl funktioneller Messungen, die für diese Proteinklasse beschrieben wurden, f...
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