Mechanische Anisotropie von Proteinen in ...

C.2 Superhelix Polyproteine 91
Abbildung C.2: Elementare Bausteine für eine Polymerisation mit verschiedenen Verknüpfungsgeometrien.
zwischen zwei Bausteinen ausbilden. Die dimerisierten Bausteine haben dabei jeweils wieder
zwei freie partnerlose Zipper. In a) sind die freien Zipper in jedem Fall geometrisch
voneinander getrennt und können sich nicht gegenseitig absättigen, ohne sterische Konflikte
zu verursachen. Im Fall b) müsste jedoch in jedem Fall ein einfache Rotation der Untereinheiten
um die Bindung der Zipper an das Zielprotein genügen, um die freien Zipper
abzusättigen. Das bedeutet, ein Baustein der Form a) sollte ungehindert zur Ausbildung
von langen Polyproteinen führen, die über drei verschiedene Verknüpfungsgeometrien polymerisieren.
Im Fall b) sollte es hingegen durch eine sterische Randbedingung zu einer
Akkumulation von Dimeren kommen. Im Fall c) ist schematisch ein weiterer Baustein
dargestellt, der nur noch zwei mögliche Verknüpfungsgeometrien zuläßt. Der elementare
Baustein besteht dabei aus einer Zippersequenz am N-Terminus des Zielproteins und einer
Dreifach-Zippersequenz am C-Terminus des Zielproteins. Die Orientierung der Untereinheiten
in einem Polyprotein sollte daher determiniert sein, und zwar immer C-Terminus
an C-Terminus und N-Terminus an N-Terminus.
Als Modellsystem für Baustein a) in Abb. C.2 ist die Domäne Ig27 aus menschlichem
Herzmuskeltitin gewählt worden, während GFP als Modellsystem für Baustein b) und c)
verwendet worden ist. Die Fusionsproteine werden im folgenden als (a) Z · Ig27 · Z bzw. als
(b) Z ·GF P ·Z und (c) Z ·GF P ·Z 3 bezeichnet. Die Assemblierung der verschiedenen Bausteine
zu Polyproteinen wird im Folgenden mit Größenausschluss-Chromatographie gezeigt
und die Geometrie ihrer Verknüpfung direkt am einzelnen Molekül mit dem Kraftspektrometer
untersucht.
C.2 Superhelix Polyproteine
Abb. C.3 zeigt die typische Längenverteilung in Z · Ig27 · Z, Z · GF P · Z und Z · GF P · Z 3
Polyproteinlösungen. Die Kurven sind zum besseren Vergleich jeweils auf eine Konzentration
von 1 für den Gehalt an Monomeren normiert worden. Im Falle von Z · Ig27 · Z und
Z ·GF P ·Z 3 beobachtet man eine breite Längenverteilung. Der Gehalt an 30-meren beträgt
in beiden Fällen immer noch etwa 30 Prozent im Vergleich zum Gehalt an den jeweiligen
Monomeren. Die Polymerisation über Superhelizes ist für diese beiden Bausteine unge-