In this thesis two projects were undertaken: structural and dynamic investigations on green fluorescent-like proteins and the X-ray structure determination of the N-terminal domain of the adenylyl cyclase associated protein (CAP) from Dictyostelium discoideum. 1H-15N NMR spectra of the His148Gly mutant of green fluorescent protein (GFP) indicate that the mutation affects the conformational stability of GFP, we detected two conformations of the protein in a slow exchange on the NMR time scale. Also the 19F NMR studies of variants of GFP and CFP (cyan fluorescent protein) labeled with fluorinated tryptophans, supported by temperature-, concentration- and folding-dependent experiments provided direct evidence for the existence of a slow exchange process between two different conformational states of CFP. The structure of the red fluorescent protein (DsRed) is also described with the emphasis on the conformational properties of the chromophore. DsRed, a 28-kDa polypeptide, displays two new properties of the fluorescent protein family: dramatically red-shifted spectra and oligomerization to form tetramers. DsRed also shows slow kinetics of maturation proceding via a GFP - like green intermediate to the final red species. Structural investigations on the N-terminal domain of CAP (CAP-N) from D. discoideum yielded the crystal structure of this protein. The crystal structure of CAP-N was determined by a combination of single isomorphous replacement with anomalous scattering (SIRAS) of iridium-soaked crystals. The overall structure consists of an a-helix bundle composed of six antiparallel helices. The N-terminal domain of the D. discoideum CAP is found in monomeric and dimeric states. The dimer is formed by an Mg2+ ion and the orientation of the two bundles, together with gel filtration and cross-linking experiments, suggests an overall model for an octameric state of the whole CAP molecule. The presented structure is the first for an N-terminal domain of any CAP and plays a crucial role in the understanding of specific functions for these domains.     «

In this thesis two projects were undertaken: structural and dynamic investigations on green fluorescent-like proteins and the X-ray structure determination of the N-terminal domain of the adenylyl cyclase associated protein (CAP) from Dictyostelium discoideum. 1H-15N NMR spectra of the His148Gly mutant of green fluorescent protein (GFP) indicate that the mutation affects the conformational stability of GFP, we detected two conformations of the protein in a slow exchange on the NMR time scale. Al...     »

Diese Doktorarbeit umfasste zwei verschiedene Projekte: die strukturellen und dynamischen Untersuchungen drei verschiedenen fluoreszierenden Proteinen und die Aufklärung der Röntgenstruktur der N-terminalen Domäne des Adenylyl Cyclase-assoziierten Proteins (CAP-N) aus Dictyostelium discoideum. Die Studien mit Hilfe der 15N NMR am Grün Fluoreszierenden Protein (GFP) und seiner Mutante His148Gly zeigten ihre substanzielle Flexibilität in ihrer Konformation. Die 19F NMR Studien an Mutanten von GFPs, die mit fluorierten Tryptophan markiert waren, ermöglichten den Nachweis von langsamen Bewegungen auf molekularer Ebene. Neben den Dynamikstudien wurden auch Experimente zur Abhängigkeit von Temperatur, Konzentration und Faltung unter der Anwendung der NMR Spektroskopie am Cyan Fluoreszierenden Protein (CFP) durchgeführt. Das Ergebnis bietet einen direkten Beweis für die Existenz eines langsamen Austauschprozesses zwischen zwei verschiedenen Konformationen des Proteins. Darüber hinaus wird die Kristallstruktur des Rot Fluoreszierenden Proteins beschrieben und einige interessante Besonderheiten der Chromophorkonformationen diskutiert. DsRed, ein 28-kDa großes Peptid, zeigt zwei neue Eigenschaften der Familie von fluoreszierenden Proteinen: eine deutliche rot Verschiebung in den Fluoreszenz Spektren und die Bildung von Tetrameren. DsRed besitzt auch eine langsame Kinetik des Reifungprozesses über eine GFP-ähnliche grüne Zwischenstufe zur endgültigen roten Spezies. Im zweiten Teil der vorliegenden Dissertation wurde die Kristallstruktur des CAP-N aus Dictyostelium discoideum bestimmt. Die Kristallstruktur des CAP-N wurde mit Hilfe einer Kombination aus Einzelisomorpher Ersetzung und anomaler Beugung an Kristallen die mit Iridium voll gesaugt waren aufgeklärt. Die Struktur besteht aus einem a-helikalen Bündel aus 6 antiparallelen Helices. Die N-terminale Domäne des Dictyosteliums CAP liegt in Monomer- und Dimerform vor. Die Dimere werden durch ein Magnesiumion gebildet. Die Orientierung der beiden Bündel legt die Vermutung nahe, dass das CAP Moleküle als Oktamer vorliegt. Die vorliegende Struktur ist die erste einer N-terminalen Domäne des CAP überhaupt und spielt eine entscheidende Rolle im Verständnis der spezifische Funktion dieser Domäne.     «

Diese Doktorarbeit umfasste zwei verschiedene Projekte: die strukturellen und dynamischen Untersuchungen drei verschiedenen fluoreszierenden Proteinen und die Aufklärung der Röntgenstruktur der N-terminalen Domäne des Adenylyl Cyclase-assoziierten Proteins (CAP-N) aus Dictyostelium discoideum. Die Studien mit Hilfe der 15N NMR am Grün Fluoreszierenden Protein (GFP) und seiner Mutante His148Gly zeigten ihre substanzielle Flexibilität in ihrer Konformation. Die 19F NMR Studien an Mutanten von GFPs...     »