Mechanische Anisotropie von Proteinen in ...

2.6 Bestimmung von teilentfalteten Strukturen 19
Abbildung 2.6: a) Kreise: Histogramm des mittleren Längenzuwachses ∆L ij pro Entfaltungsereignis
bei N-C terminaler Belastung des GFP. Schwarze Linien: gefittete Normalverteilungen.
Rote Balken: Länge einer (j − i) langen, ausgestreckten Aminosäurenkette. b) Farbige Balken:
Experimentell bestimmte Differenz zwischen gemessenem Längenzuwachs pro Entfaltung und der
Länge eines (j − i) langen Aminosäurestranges. Graue Balken: Intramolekularer Abstand zwischen
den C α Atomen der jeweiligen Aminosäuren i, j laut GFP Kristallstruktur 1EMB [15][8].
Fehlerbreiten sind als schwarze Linien eingetragen.
Moleküls und gemessenem Längenzuwachs mit dem Kristallstrukturabstand zwischen N-
und C-Terminus des GFP, so ergeben sich die oberen Graphen in Abb. 2.6. Der mechanisch
bestimmte Abstand für die N-C terminale Richtung (1,229) ist mehr als dreimal
so gross wie der Kristallstrukturabstand. Diese starke Diskrepanz deutet darauf hin, dass
die Raumstruktur des GFP beim dominanten Entfaltungsereignis nicht mehr vollständig
intakt ist. Bei N-C terminaler Kraftbelastung des GFP kommt es zunächst zum Ablösen
einer N-terminalen α-Helix, die die Aminosäuren 1 bis 10 umfasst. Dieser Übergang kann in
Einzelmolekül-Kraftkurven direkt beobachtet werden [29][32]. Das bedeutet, das dominant
erscheinende Entfaltungsereignis entspricht nicht der Entfaltung einer i = 1 bis j = 229
Aminosäuren umfassenden Struktur, sondern hier wird Kraft an eine gefaltete Struktur
angelegt, die bereits zehn Aminosäuren kleiner ist. Gleichung 2.1 ist zwar gültig, aber die
Indizes sind nicht mehr bekannt.
Wählt man jedoch die Aminosäuren i = 11 und j = 229 und vergleicht wieder die Differenz
aus der ausgestreckten Länge L 11,229 und dem experimentell ermittelten Längenzuwachs
∆L in N-C terminaler Richtung mit dem Kristallstrukturabstand zwischen Aminosäuren 11
und 229, so ergeben sich die unteren Graphen in Abbildung 2.6. Der mechanisch bestimmte
Abstand reproduziert nun nahezu perfekt den Kristallstrukturabstand. Zusammen mit
der direkt beobachteten Teilentfaltung von zehn Aminosäuren und der Annahme, dass die
verbleibende Struktur immer noch mit der Kristallstruktur übereinstimmt 3 , kann daher geschlossen
werden, dass das dominante Bruchereignis durch die Entfaltung der Aminosäuren
11 bis 229 verursacht wird.
3 Im Falle der N-C terminalen Teilentfaltung des GFP konnten genügend Hinweise gesammelt werden,
die diese Annahme überzeugend stützen (vgl. Anhang B und [32][74][75]).