Mechanische Anisotropie von Proteinen in ...

58 6. Minimalmodell der Mechanik einer Proteinstruktur
Struktur eindeutig festlegt, würde demzufolge die gefaltete Raumstruktur die mechanischen
Eigenschaften eines Proteins festlegen. Das ist eine starke Aussage, auf die jedoch
bereits in anderen Arbeiten hingewiesen wurde [58][81]. Daraus folgt unter anderem, dass
Mutationen, die die Rückgrat-Struktur eines Proteins erhalten, keinen Einfluss auf die Mechanik
einer Proteinstrukur haben dürften. Brockwell et al. [16] haben den Einfluss von
strukturerhaltenden Punktmutationen auf die mechanische Stabilität einer Proteinstruktur
untersucht. Dabei zeigten sich nur marginale Unterschiede im Vergleich zur nicht-mutierten
Struktur. Im Gegensatz dazu zeigten Li et al. [63], dass Prolin-Punktmutationen die mechanische
Stabilität einer Proteinstruktur deutlich verändern können. Prolin-Mutationen
sind jedoch nicht strukturerhaltend und sind in der Studie von Li et al. explizit verwendet
worden, um gezielt β-Stränge zu brechen und einzelne Wasserstoffbrückenbindungen in der
Struktur des untersuchten Proteins zu entfernen oder neue einzufügen. Weitere Untersuchungen
sind nötig, um die Auswirkung von Mutationen auf die mechanische Stabilität
eines Proteins zu prüfen und obige Aussage damit zu testen.
Aufschluss über den tatsächlichen Verlauf des mechanischen Entfaltungspfades eines
Proteins als Vielteilchensystem können jedoch nur Molekular-Dynamik Simulationen geben,
die sämtliche physikalischen Wechselwirkungen zwischen allen Atomen eines Proteins
und des umgebenden Lösungsmittels berücksichtigen [39][43][42][103]. Diese Simulationen
sind jedoch extrem rechenintensiv [41]. Es ist daher wünschenswert, Näherungen zu identifizieren
[95], mit denen die Dynamik gefalteter Proteinstrukturen korrekt beschrieben
werden kann. Das vorgeschlagene Modell leistet dazu einen Beitrag.
6.7 Zusammenfassung
In diesem Kapitel wurde die experimentell beobachtete Bruchkinetik des GFP als erster
Bindungsbruch in einem Bindungsnetzwerk interpretiert. Das GFP wurde als elastisches
Netzwerk approximiert und die Kinetik des ersten Bindungsbruches in diesem Netzwerk
berechnet. Die experimentell beobachtete mechanische Anisotropie der GFP Raumstruktur
konnte mit diesem Minimalmodell reproduziert werden.