Verbesserte Analyse der Dynamik von Membranproteinen
die im Wesentlichen an die Proteinfunktion, -faltung und -aggregation gekoppelt ist. Zeitaufgelöste Spektroskopie ist in diesem Zusammenhang die Methode der Wahl zur Darstellung dieser Dynamik. Die Proteindynamik kann auch mit störungstheoretischen Methoden untersucht werden, beispielsweise durch Untersuchung von Photozyklen nach Bestrahlung mit Laserimpulsen. Sowohl beim Wasserstoff/Deuterium-Austausch (HDX) als auch bei den störungstheoretischen Methoden ist die zeitaufgelöste Reaktion des Systems ein multiexponentieller Relaxationsprozess. Charakterisiert werden Anzahl, Wertigkeit und Geschwindigkeitskonstanten des Relaxationsprozesses, nicht aber der Prozess selbst. Das Projekt NAGOYA2BCN verbesserte und entwickelte das Prinzip der maximalen Entropie und Bayessche Methoden, um multiexponentielle Daten beim HDX von Membranproteinen und in Photozyklen von Membranproteinen zu analysieren. Ein weiteres Ziel war, neue experimentelle HDX-Ansätze zur Analyse der Dynamik von Membranproteinen mittels Infrarotspektroskopie auf mindestens drei Membranproteinsysteme anzuwenden: Melibiose-Transporter, Bacteriorhodopsin und eine G-Protein-gekoppelte Rezeptorchimäre. Berichtet wurde bereits, dass die überwachte und charakterisierte zeitaufgelöste Proteinfluktuation zunahm in Korrelation mit einem verlängerten Zeitfenster bei den HDX-Experimenten. Trotz Problemen beim experimentellen Set-Up für Infrarot-Spektroskopie im Zusammenhang mit dem verlängerten Zeitfenster des HDX-Experiments entwickelte das Forscherteam einen einfachen Ansatz, indem innerhalb weniger Sekunden das H2O-Medium durch ein 95%-iges D2O-Medium ausgetauscht wurde. Erfolge wurden auch in der Zusammenarbeit mit Prof. Kandori in Nagoya, Japan, bei der Bayesschen Interferenz mit der Markov-Ketten-Monte-Carlo-Methode (MCMC) erzielt. Ferner konnten Fortschritte bei der Verbesserung und Entwicklung verschiedener Werkzeuge und Software zur Analyse von HDX-Daten und des bR-Photozyklus erreicht und in ein visuelles Matlab-Programm integriert werden. Die Erfolge des Projekts bieten einzigartige und wichtige Informationen, um die Dynamik von Membranproteinen besser zu verstehen.
