Detailansicht
NMR spin relaxation in intrinsically disordered proteins
Irene Ceccolini
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium Naturwissenschaften: Chemie
Betreuer*in
Robert Konrat
DOI
10.25365/thesis.75929
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-28928.52834.656746-4
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Intrinsisch ungeordnete Proteine (IDPs) stellen eine Klasse biologisch relevanter Proteine dar, denen eine definierte Tertiärstruktur fehlt. Stattdessen existieren sie als Ensembles von sich schnell verändernden heterogenen Konformationen. Derzeit ist die Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) das leistungsfähigste Instrument zur Untersuchung von IDPs in Lösung und bietet einzigartige Möglichkeiten für strukturelle und dynamische Untersuchungen auf atomarer Ebene. Insbesondere NMR-Spinrelaxationsexperimente dienen als primäre Quellen für die Proteindynamik. In gefalteten Proteinen wird die Relaxation hauptsächlich durch die Rotationsdiffusion des gesamten Moleküls angetrieben. In diesem Zusammenhang wird in der Regel ein 15N-1H-Spinpaar pro Rest als ausreichend angesehen, um Proteinbewegungen zu erfassen und aufzuklären. In diesem festen molekularen Taumelrahmen werden lokale Variationen oft als geringfügige Störungen eines ansonsten starren Moleküls interpretiert, wodurch Struktur und Dynamik scheinbar voneinander getrennt werden. In komplizierteren und flexibleren Systemen wie IDPs ist diese Beziehung jedoch verwoben. Bei IDPs, deren dynamisches Verhalten in erster Linie von lokalen Bewegungen bestimmt wird, können die üblicherweise verwendeten autokorrelierten 15N-Spinrelaxationsraten die Dynamik des Systems nicht vollständig erfassen, was die Berücksichtigung zusätzlicher Spinpaare für ein umfassendes Verständnis der strukturellen Unordnung erforderlich macht. In dieser Arbeit wird ein komplementäres Spinpaar zu dem gut untersuchten 15N-1H untersucht, das die kreuzkorrelierte Spinrelaxation (CCR) verwendet. In den beiden vorgestellten Beiträgen wird ein neuer Weg zur Bestimmung lokaler Korrelationszeiten und zur Untersuchung segmentaler anisotroper Diffusion in ungeordneten Proteinen vorgeschlagen, und zwar nicht nur konzeptionell, sondern auch durch die Entwicklung einer neuartigen Pulssequenz. Durch die Untersuchung der Wirksamkeit von CCR-basierten Methoden bei der Charakterisierung lokaler schneller Dynamik bietet diese Arbeit eine agnostische Methode, um geometrische von dynamischen Beiträgen in den gefalteten IDPs Relaxationsraten zu entflechten.
Abstract
(Englisch)
Intrinsically disordered proteins (IDPs) represent a class of biologically relevant proteins lacking a defined tertiary structure. Instead, they exist as ensembles of rapidly inter-converting heterogeneous conformations. Currently, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy stands as the most powerful tool for studying IDPs in solution, offering unique opportunities for atomic-level structural and dynamic investigations. NMR spin relaxation experiments, in particular, serve as primary sources of protein dynamics. In folded proteins, relaxation is primarily driven by the rotational diffusion of the entire molecule. Within this context, one 15N-1H spin pair per residue is typically considered sufficient to capture and elucidate protein motions. In this fixed molecular tumbling frame, local variations are often interpreted as minor perturbations of an otherwise rigid molecule, seemingly separating structure and dynamics. However, in more intricate and flexible systems such as IDPs, this relationship becomes intertwined. For IDPs, where local motions predominantly dictate their dynamic behavior, the commonly used 15N spin relaxation auto-correlated rates may not be able to fully capture the system’s dynamics, necessitating the consideration of additional spin pairs for a comprehensive understanding of structural disorder. This thesis investigates a complementary spin pair to the well-studied 15N-1H, employing cross-correlated spin relaxation (CCR). The two contributions presented propose a new way to determine local correlation times and probe segmental anisotropic diffusion in disordered proteins, not only conceptually but also through the development of a novel pulse sequence. By investigating the efficacy of CCR-based methods in characterizing local fast dynamics, this work offers an agnostic method to disentangle geometric from dynamic contributions in the convoluted IDPs relaxation rates.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
ungeordneten Proteinen NMR-Spektroskopie Spin relaxation kreuzkorrelierte Relaxation Dynamik Struktur Anisotropie
Autor*innen
Irene Ceccolini
Haupttitel (Englisch)
NMR spin relaxation in intrinsically disordered proteins
Paralleltitel (Deutsch)
NMR Spin Relaxation in ungeordneten Proteinen
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
xi, 72 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Frans Mulder ,
Dennis Flemming Hansen
Klassifikationen
35 Chemie > 35.70 Biochemie. Allgemeines ,
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC17197272
Utheses ID
71259
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 419 |