Methodenentwicklung

Neben biologischen Experimenten arbeiten wir auch weiterhin an der Entwicklung neuer Methoden zur Strukturbestimmung mittels Festkörper-NMR-Spektroskopie. So veröffentlichten wir z.B. ein anwenderfreundliches Protokoll zur Zuordnung der chemischen Verschiebungen der Atome im Proteinrückgrat mittels protonendetektierter NMR-Experimente. Benötigt werden dafür perdeuterierte, 13C- und 15N-markierte Proteinproben, welche dank Protonen-backexchange an labilen Gruppen protoniert sind. Die Probe sollte bei mind. 40 kHz im NMR-Spektrometer gedreht werden. Dann können mit einem Set von nur 5 3D-Experimenten das Proteinrückgrat sowie einige Seitenkettenatome vollständig zugeordnet werden. Dabei korrelieren in diesen Spektren Resonanzen einer Aminosäure mit benachbarten Residuen (siehe Abbildung), sodass mittels eines sog. „backbone walk“ die Resonanzfrequenzen aller im Proteinrückgrat vorkommenden Aminosäureatome zugeordnet werden können.  Die daraus gewonnene Tabelle der chemischen Verschiebungen dient im Weiteren als Grundlage für die Analyse der Proteinstruktur sowie Proteindynamik mittels Festkörper-NMR-Spektroskopie (Fricke et al., Nature Protocols 2017). Vor Kurzem konnten wir unsere Vorgehensweise um vierdimensionale Spektren erweitern (Zinke et al., Angewandte Chemie 2017). Außerdem nutzen wir Methylgruppen-Markierungen zur Detektion von intra- und intermolekularen Abständen (Zinke et al., ChemPhysChem 2018). All diese Methoden sollen letztendlich auch bei der Untersuchung von Membranproteinen zur Anwendung kommen.