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Neutronenbeugung

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Neutronenstruktur und mechanistische Untersuchungen der DFPase

In einem neuen Artikel im Journal Acta Crystallographica D diskutieren wir zusammenfassend die Neutronenstruktur der DFPase und Untersuchngen zum Reaktionsmechanismus des Enzyms. Es werden drei für die DFPase diskutierte Mechanismen diskutiert. Zum einen der ursprüngliche Vorschlag aus dem Jahr 2001, in dem der Histidinrest 287 eine Wassermolekül aktiviert, dass dann wiederum das Phosphoratom des durch Koordination an das katalytische Calciumion aktivierten Substrats nukleophil angreift, zum anderen den im Jahr 2006 vorgeschlagenen Mechanismus, der über ein Phosphoenzymintermediat verläuft und zur Zeit als der gültige angesehen wird. Als drittes wird ein Mechanismus diskutiert und verworfen in dem das Calciumion ein Wassermolekül direkt als nukleophil aktiviert. Der Artikel macht deutlich, das neben strukturellen Untersuchungen auch weitergehende Mutagenesestudien und sonstige mechanistische Untersuchungen für das verständnis von Enzymechanismen wesentlich sind, die Neutronenbeugungsstruktur der DFPase jedoch wichtige und unentberliche Daten geliefert hat.

Röntgenstruktur von perdeuterierter DFPase – Perdeuterierung von Proteinen für Neutronenbeugungexperimente

Die Perdeuterierung von Proteinen ist eine vieldiskutierte Strategie, um die durch inkohärente Streuung verursachten Probleme bei Neutronenbeugungsexperimenten zu überwinden, da Deuterium einen viel kleineren inkohärenten Streuquerschnitt aufweist als das gewöhnliche Wasserstoffisotop. Hierzu ist die Expression des Proteins in perdeuteriertem Medium notwendig. Wir berichten über die Röntgenstruktur des Enzyms DFPase, die praktisch keinerlei Unterschiede zur nichtdeuterierten Struktur aufweist. B-Faktoren und RMSD-Werte werden vergleichend besprochen. Obwohl ein sehr großer perdeuterierter DFPase-Kristall gezüchtet werden konnte, beugte dieser keine Neutronen. Gründe für dieses unerwartete Verhalten werden diskutiert. Die Struktur wird in einer neuen Veröffentlichung in Acta Cryst. F präsentiert.

Neutronenstruktur des Enzyms DFPase

Eine neue Veröffentlichung im Journal Proceeding of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS) beschreibt die Neutronenstruktur des Enzyms DFPase. Die Technik der Neutronenbeugung erlaubt die Visualisierung von Wasserstoffatomen in Proteinstrukturen und ermöglicht somit Aussagen über Protonierungszustände und die Orientierungen von Wassermolekülen. Es gelang den vorgeschlagenen Mechanismus der DFPase zu bestätigen, was wiederum für gezielte Verbesserungen des Enzyms durch Mutagenese verwendet werden kann.

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