PROEL Structure-function relationships in proteins - Determination of ionisation properties of proteins

• Research unit: EU RFP
• Project number: 97.0592

Key words (English)

Protein electrostatics; thermodynamics; protein folding; NMR spectroscopy; molecular modelling

Alternative project number (English)

EU project number: BIO4CT980129

Research programs (English)

EU-programme: 4. Frame Research Programme - 4.1 Biotechnology

Short description (German)

Siehe Abstract

Partners and International Organizations (German)

Karolinska Institute, Department of Bioscience at Novum, Centre for Structural Biology, Huddinge (S), Universität Frankfurt a.M., Institut für Biophysikalische Chemie (D), University of Glasgow, Institute of Biomedical & Life Sciences, Glasgo (UK), Novo-Nordisk A/S, Protein Discovery - Enzyme Research, Kopenhagen (DK)

Abstract (German)

Das Projekt hat zum Ziel, verbesserte rechnerische Methoden zur Voraussage der elektrostatischen Eigenschaften (Ladungseigenschaften) von Proteinen zu entwickeln. Als Grundlage dazu dienen hochaufgelöste NMR-Strukturen von kleinen Proteinen und Modellpeptiden, nämlich Strukturen von Leucine Zippern (Uni Zürich), von Ribonuklease und Organophosphatanhydratase (Uni Frankfurt) und von Xylanase (Novo-Nordisk).
Vom Zürcher Projektpartner wurde die dreidimensionale Struktur eines kleinen dimeren Proteins (Leucine Zipper) aus 62 Aminosäurebausteinen mittels NMR Spektroskopie aufgeklärt, und die pKa-Werte (Säuredissoziationskonstanten) sämtlicher 18 Carboxylfunktionen ebenfalls mittels NMR bestimmt. Diese Daten wurden in Zusammenarbeit mit den Arbeitsgruppen in Schweden und Schottland an theoretischen Modellen rechnerisch analysiert. Die Modelle und Rechenprogramme wurden soweit verfeinert, dass die experimentell erarbeiteten pKa-Werte aufgrund der Raumstruktur allein, also ohne Experimente, mit guter Treffsicherheit berechnet werden konnten.
Die verbesserten Modelle und Rechenmethoden sind für das Design von Enzymen mit verbesserten katalytischen Eigenschaften und erhöhter thermischer Stabilität wichtig. Bei der biotechnologischen Anwendung von Enzymen besteht ein grosser Bedarf nach stabileren Enzymen, die auch noch bei hohen Temperaturen und in Gegenwart von Säure oder Base aktiv sind.

References in databases (English)

Swiss Database: Euro-DB of the
State Secretariat for Education and Research
Hallwylstrasse 4
CH-3003 Berne, Switzerland
Tel. [phone]
Swiss Project-Number: 97.0592