Röntgenstrukturanalyse der GTPase-Domäne von Dynamin 1 und der Motordomäne von Myosin II

Im Rahmen dieser Arbeit konnten die Strukturen der GTPase-Domäne von Dynamin 1 aus Rattus norvegicus sowie der Motordomäne von Myosin II aus Dictyostelium discoideum in atomarem Detail aufgeklärt werden. Die vorgelegte Kristallstruktur der nukleotidfreien GTPase-Domäne von Dynamin 1 zeigt, daß die GTPase-Domäne in Säugerdynamin sehr ähnlich gefaltet ist wie in Dynamin A aus D. discoideum. Das vorgelegte Strukturmodell enthält alle Schlaufenbereiche und erlaubt somit erstmals die vollständige Beschreibung der Nukleotidbindungsregion eines Dynamins. Im Gegensatz zu anderen GTPasen ist das switch I-Threonin, das für die GTP-Koordination wichtig ist, in Dynamin 1 in seiner katalytisch aktiven Konformation gehalten. Desweiteren konnte anhand des Strukturmodells für Arg59 eine Funktion als Beschleuniger der GTP-Hydrolyse vorgeschlagen werden. Die Kristallstruktur der Myosin-Kopfdomäne zeigt eine neue Konformation des Motorproteins, in der sich beide nukleotidbindenden Schalter in der offenen Stellung befinden. Dieser bislang nicht beobachtete Zustand wird in einer neuen Nomenklatur als O/O-Konformation bezeichnet. Aus dem Strukturmodell wird deutlich, daß Nukleotid- und Aktinbindungsstelle nicht nur über switch II, sondern auch über switch I miteinander kommunizieren können. Umschalten von switch I verändert über das zentrale Faltblatt die Geometrie der Aktinbindungsstelle am äußeren Ende der 50K-Spalte. Dabei sind die Schalterstellungen nicht vollständig entkoppelt. Switch I kann erst öffnen, wenn switch II bereits offen ist. In der O/O-Konformation ist switch II weiter geöffnet als bisher beobachtet, was in Kombination mit der offenen Stellung von switch I zur Freisetzung von ADP führen kann. Durch die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit konnte das bisherige Bild des Akto-Myosin-ATPase-Zyklus ergänzt werden, indem neben der Stellung von switch II auch die Stellung von switch I berücksichtigt wird. Nach dem Kraftschlag und der Dissoziation von Phosphat durch Öffnen von switch II muß switch I öffnen, um auch ADP freizusetzen. Nach Erreichen des Rigorzustands schließt sich switch I mit der Bindung von ATP und der Myosinkopf dissoziiert vom Aktinfilament. Die O/O-Konformation kann im Akto-Myosin-ATPase-Zyklus in unmittelbarer Nähe zum Rigorzustand eingeordnet werden.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2003

Author dc:creator

• Reubold, Thomas

Contributors dc:contributor

• Wolfrum, Jürgen

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http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/3569

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