NMR-spektroskopische Untersuchung von Bindungspartnern kleiner GTPasen: Bindedomänen von RalGDS und RanBP2

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Date:	11 June 2003
Referee:	Hans Robert Prof. Dr. Dr. Kalbitzer
Date of exam:	16 May 2002
Institutions:	Biology, Preclinical Medicine > Institut für Biophysik und physikalische Biochemie > Prof. Dr. Dr. Hans Robert Kalbitzer
Keywords:	Mehrdimensionale NMR-Spektroskopie , Strukturaufklärung , G-Proteine , Bindeproteine , Ranbindedomäne , Rasbindedomäne , zyklische Größen , RanBP2 , RalGDS , Ran-binding domain , Ras-binding domain , cyclical quantities , RanBP2 , RalGDS
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 570 Life sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	10096

Abstract (German)

Die Lösungsstruktur der zweiten ranbindenden Domäne des menschlichen Kernporenproteins RanBP2 (Nup358) wurde mittels hochauflösender, mehrdimensionaler Kernspinresonanzspektroskopie aufgeklärt. Das untersuchte Proteinkonstrukt umfaßt die Aminosäurereste Glycin 2028 bis Prolin 2154 von RanBP2 und lag einheitlich mit 15N bzw. 13C und 15N markiert vor. Die Struktur ist die einer PH-Domäne ...

Abstract (German)

Die Lösungsstruktur der zweiten ranbindenden Domäne des menschlichen Kernporenproteins RanBP2 (Nup358) wurde mittels hochauflösender, mehrdimensionaler Kernspinresonanzspektroskopie aufgeklärt. Das untersuchte Proteinkonstrukt umfaßt die Aminosäurereste Glycin 2028 bis Prolin 2154 von RanBP2 und lag einheitlich mit 15N bzw. 13C und 15N markiert vor. Die Struktur ist die einer PH-Domäne (pleckstrin homology), die erreichte Auflösung liegt für den gefalteten Teil der Hauptkette bei 0,25 nm. Das Vorhandensein des fünften der gefundenen b-Stränge scheint vom Funktionszustand der Domäne, frei oder im Komplex mit Ran, abzuhängen. Der Strang fehlt in der Kristallstruktur des Komplexes der ersten Ranbindedomäne mit RanGppNHp.
An der Rasbindedomäne von RalGDS (Mensch) wurden der heteronukleare Kernoverhausereffekt sowie longitudinale und transversale Relaxationsraten der Stickstoffkerne im Proteinrückgrat gemessen. Die zur Relaxation durch Dipol-Dipol-Wechselwirkung und Anisotropie der chemischen Verschiebung beitragenden spektralen Dichten wurden nach dem modellfreien Ansatz von G. Lipari und A. Szabo bestimmt. Neben dem C-Terminus erscheinen vier weitere Bereiche, die sämtlich in 'loop-Regionen' liegen, als besonders flexibel. Beweglichkeit in der freien und direkter Kontakt mit Ras in der komplexierten Domäne sind nicht korreliert.
Eine neue Methode zur Bestimmung von Mittelwert und Standardabweichung zyklischer Daten wird vorgestellt. Die dafür gewählten Definitionen stimmen mit denjenigen für nichtzyklische Größen soweit als möglich überein-. Datensätze, etwa Winkel, werden in denjenigen Koordinatensystemen beschrieben, in welchen die Standardabweichung minimal ist. Es wird ein Algorithmus zur Wahl des optimalen Systems angegeben. Anhand der Hauptkettentorsionswinkel von RasGTP und RasGDP wird die Eignung der Methode zum lokalen Vergleich von Molekülstrukturen aufgezeigt.

Translation of the abstract (English)

The solution structure of the second Ran-binding domain of human nuclear pore protein RanBP2 (Nup358) was determined by means of high-resolution multidimensional nuclear magnetic resonance spectroscopy. The protein samples comprise residues Gly 2028 to Pro 2154 of RanBP2 and were uniformly labelled with 15N and 13C/15N respectively. The structure is that of a pleckstrin homology domain; the ...

Translation of the abstract (English)

The solution structure of the second Ran-binding domain of human nuclear pore protein RanBP2 (Nup358) was determined by means of high-resolution multidimensional nuclear magnetic resonance spectroscopy. The protein samples comprise residues Gly 2028 to Pro 2154 of RanBP2 and were uniformly labelled with 15N and 13C/15N respectively. The structure is that of a pleckstrin homology domain; the resolution achieved is about 0.25 nm for the folded part of the main chain. The fifth of the b-strands found in solution is absent in the crystal structure of the first Ran-binding domain, a hint to the relation of functional state and structure.
Relaxation rates and heteronuclear NOEs of the backbone nitrogen nuclei in the Ras-binding domain of human RalGDS (RalGEF) were measured. The spectral densities contributing to relaxation due to dipole-dipole interaction and chemical shift anisotropy were determined according to the modelfree approach by G. Lipari and A. Szabo. Beside the C-terminus, four other regions, all in loops, are particularly flexible. No correlation between flexibility and direct contact to Ras in the complexed domain coult be asserted.
A new method for determining mean and standard deviation of cyclic quantities is presented. The chosen definitions widely match those for non-cyclical quantities. Datasets are described in coordinate systems with least standard deviations. An algorithm for the choice of an optimal system is given. Its suitability for the local comparison of molecular structures is demonstrated with backbone torsion-angles of RasGTP and RasGDP as example.

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