From E. coli to Lokiarchaeota : Exploring enzymes with magnetic resonance techniques

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2023
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Angaben zur Forschungsförderung
European Union (EU): 772027
Projekt
SPICE: Spectroscopy in cells with tailored in-vivo labelling strategies and multiply addressable nano-structural probes
Open Access-Veröffentlichung
Open Access Green
Sammlungen
Core Facility der Universität Konstanz
Bioimaging Centre
Gesperrt bis
11. März 2026
Titel in einer weiteren Sprache
Forschungsvorhaben
Organisationseinheiten
Zeitschriftenheft
Publikationstyp
Dissertation
Publikationsstatus
Published
Erschienen in
Zusammenfassung
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Diese Arbeit zeigt, wie die Kombination von verschiedenen, hauptsächlich spektroskopischen, Methoden dazu beitragen kann, Enzyme bei ihrer Arbeit zu beobachten und besser zu verstehen.

Der Fokus lag auf Adenylat-Kinasen (AKs), die eine wichtige Rolle im zellulären Energiehaushalt spielen. Mittels Elektronenspinresonanz (ESR)- und Kernspinresonanz (NMR)-Spektroskopie haben wir die Interaktion von AKs aus Escherichia coli (E. coli AK) mit dem Molekül Diadenosintetraphosphat (AP4A) untersucht. AP4A steht im Verdacht, ein zelluläres Stresssignal sein - oder ein Abbauprodukt normaler Stoffwechselvorgänge. Frühere Berichte deuteten darauf hin, dass AP4A ein AK-Inhibitor ist, aber unsere Forschung ergab, dass E. coli AK AP4A (langsam) hydrolysiert. Zudem entdeckten wir, dass die Mg2+-Konzentration nicht nur die Dynamik (wie bereits erforscht), sondern auch die Konformation von AK beeinflusst, was wegen der hohen Mg2+-Konzentrationen in Zellen besonders von Bedeutung ist.

Im nächsten Schritt wandten wir uns einer AK aus einem weniger erforschtem Organismus zu: Lokiarchaeota (Loki). Wir verglichen E. coli und Loki AK und fanden im Wesentlichen große Ähnlichkeiten in der Struktur und Funktionsweise. Um zukünftigen Forschern ein Werkzeug in die Hand zu legen, mit dem sich Fragestellungen zu Strukturänderungen und Lokalisierung eines Proteins in der Zelle gleichzeitig beantworten lassen, suchten wir nach einem multi-adressierbaren Label. Wir konnten Eosin, Rose Bengal und Atto Thio-12 als neue Label für Licht-angeregte ESR (genauer: LaserIMD) verwenden und zeigen, dass Atto Thio-12 auch für die Mikroskopie geeignet ist. Somit ist Atto Thio-12 ein vielversprechendes und zumindest zweifach-adressierbares Label, das sowohl für die Strukturermittlung mittels LaserIMD, als auch für die Lokalisierung des Proteins in der Zelle mittels Mikroskopie verwendet werden kann.

Wir sind erst dabei, Informationen von verschiedenen Methoden effizienter zu verknüpfen und wahrscheinlich wird es nie ein Label geben, dass für alle Techniken gut funktioniert. Die folgende Arbeit zeigt aber, dass es sich lohnt, daran zu forschen um Enzyme und andere Puzzleteile des Lebens nur ein kleines bisschen besser zu verstehen.

Fachgebiet (DDC)
540 Chemie
Schlagwörter
Adenylate kinase, Lokiarchaeota, EPR, NMR, Protein analysis
Konferenz
Rezension
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Zitieren
ISO 690TISCHLIK, Sonja, 2023. From E. coli to Lokiarchaeota : Exploring enzymes with magnetic resonance techniques [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz
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Interner Vermerk
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Kontakt
URL der Originalveröffentl.
Prüfdatum der URL
Prüfungsdatum der Dissertation
February 13, 2024
Hochschulschriftenvermerk
Konstanz, Univ., Diss., 2024
Finanzierungsart
Kommentar zur Publikation
Allianzlizenz
Corresponding Authors der Uni Konstanz vorhanden
Internationale Co-Autor:innen
Universitätsbibliographie
Ja
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