Strukturanalyse eines aminoterminalen Fragments des neuronalen Zelladhäsionsproteins Axonin-1 aus dem Huhn

Abstract

Axonin-1 ist ein neurales Zelladhäsionsprotein aus der Immunoglobulin-Superfamilie. Unter anderem spielt es eine wichtige Rolle bei der Wegfindung wachsender Axone. In dieser Arbeit wurde die Struktur-Funktionsbeziehung der vier aminoterminalen Ig-Domänen von Axonin-1 untersucht. Dazu wurde das Proteinfragment in unlöslicher Form in Bakterien expremiert und eine Methode optimiert, um das Protein in seine native Konformation zu überführen. Mit dem in vitro gefalteten Protein konnten Kristalle erhalten werden, die eine Strukturaufklärung mit atomarer Auflösung erlaubten. Der Struktur des Proteinfragments zeigt eine U-förmige Anordnung der vier Ig-Domänen. Während die ersten beiden Domänen annähernd parallel hintereinander angeordnet sind, zeigen Domänen drei und vier in die entgegengesetzte Richtung. Kontaktflächen zwischen Ig1 und Ig4 sowie zwischen Ig2 und Ig3 resultieren in einer globulären Gesamtstruktur mit einem Loch in Zentrum der Domänen. Aus der Anordnung der Proteinmoleküle im Kristall läßt sich ein Model für die homophile neuronale Zelladhäsion ableiten. In diesem Model wechselwirkt jedes Axonin-1 auf der Oberfläche einer Zelle mit zwei identischen Molekülen auf der Oberfläche einer zweiten Zelle. Durch die Wechselwirkungen entsteht eine Reißverschluss-ähnliche Struktur, die effizient die Oberflächen zweier Zellen verknüpfen kann. Mehrere Detail der Kristallstruktur unterstützen die Vorstellung, daß die im Proteinkristall beobachteten Wechselwirkung die gleichen sind, die bei der Entwicklung des Nervensystems auftreten.