Jahresbericht 2003 - Leibniz Institute for Age Research

Arbeitsgruppe Zacharias
1.2. RNA-Strukturmotive und RNA-Liganden-Bindung
Mitarbeiter: G. Villescas-Diaz, M. Zacharias
Finanzierung DFG 153/3 und Haushalt-IMB
Kooperationen: M. Görlach; P. J. Hagerman (USA)
Ein häufig in RNA vorkommendes Strukturmotiv ist das tandem-Guanin:Adenin(G:A)-Basenpaar,
welches in zwei Konformationstypen, einer sogenannten „sheared“ oder in einer sogenannten
„face-to-face“ Form (ähnlich Watson-Crick) vorkommt. Die jeweilige Konformation
hängt vom Sequenzkontext ab. Mit Hilfe systematischer Konformationsanalyse kombiniert
mit Moleküldynamiksimulationen konnten wir den Sequenzkontexteffekt erklären (siehe:
Villescas-Diaz & Zacharias, 2003). Das ribosomale Peptidyltransferasezentrum im bakteriellen
Ribosom enthält ein als A-Site bezeichnetes Strukturmotiv, welches die Targetbindungsstelle
einer Anzahl wichtiger Antibiotika dartstellt. Es wurden Moleküldynamiksimulationen
in Kombination mit einer Bewertung der resultierenden Strukturen durch ein
Kontinuummodell an A-Site-RNA im Komplex mit Gentamycinderivaten durchgeführt. Die
Simulationen erlaubten eine Identifizierung der energetischen Ursachen der unterschiedlichen
Bindung der Antibiotikaderivate.
1.3. Ligandenbindung und Dynamik von Signaltransduktionsproteinen
Mitarbeiter: K. Wieligmann, M. Zacharias
Finanzierung: DFG, SFB 604 „Multifunktionelle Signalproteine“
Kooperationen: S. Reißmann (FSU), F. Böhmer (FSU), S. Heinemann (FSU)
Vergleichende Moleküldynamiksimulationen an der N-SH2-Domäne der SHP2-Phosphatase
in freier und Peptid-gebundener Form sowie der gesamten SHP2 deuten an, dass die Peptidbindung
die Konformationsflexibilität der N-SH2-Domäne deutlich einschränkt. Die Einschränkung
der Konformationsflexibilität könnte ursächlich für die Vermittelung der allosterischen
Aktivierung des Enzyms sein. Dockingstudien wurden in Kollaboration mit der Gruppe
von Prof. Reismann (FSU) und Dr. Böhmer (FSU) genutzt, um gezielt Peptidinhibitoren für
SHP1 und SHP2 zu entwickeln (zum Teil bereits publiziert in Frank et al., 2004). Im Rahmen
des SFB 604 kollaborierten wir auch mit der Gruppe von S. Heinemann (FSU), um die Bindung
und Wirkung von Liganden an hEAG-Kanäle in Membranen zu erklären (publiziert in
Gessner et al., 2004).
1.4. Homologie-basiertes Drug Design – Verbesserung von Methoden zur Protein-
Homologiemodellierung
Mitarbeiter: A. Szymoszek, M. Zacharias
Finanzierung: BMBF, JCB Projekt D2 „Homologie-basiertes Drug-Design“
Kooperationen: A. Hillisch (Entec), F. Pineda (Entec), M. Görlach, R. Hilgenfeld
Zusammen mit A. Hillisch und F. Pineda (beide bei der Firma Entec im Jahre 2003) wurden
Homologiemodelle von Steroid-bindenden Proteinen (z. B. 17β-HSD) im Rahmen des JCB-
D2-Projekts entwickelt. Daneben wurde eine neue Methode zur Vorhersage der Struktur von
Proteinsegmenten im Rahmen eines reduzierten Proteinmodells entwickelt (Szymoszek &
Zacharias, in prep). Die Methode wurde bereits genutzt, um die Modellierung der Steroidbindenden
Proteine zu verbessern.
1.5. Identifizierung und Strukturmodellierung von Virulenzfaktoren
Mitarbeiter: N. Riemann, M. Zacharias
Finanzierung: BMBF, JCB Projekt D4 „Genomanalyse von pathogenen Mikroorganismen“)
Kooperationen: M. Platzer, J. Sühnel, M. Görlach
Es wurde eine neue Methode zur Modellierung von Peptidloopsegmenten und zyklischen
Peptiden entwickelt (Riemann & Zacharias, 2004). Bei der entwickelten Methode wird
während einer Moleküldynamiksimulation die Konformationsbeweglichkeit des gewählten
Loopsegments oder Cyclopeptids lokal erhöht. Dies erfolgt durch das Skalieren von
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