News

Die Evolution der Strukturdynamik von Proteinen

07.12.2021

Ein Team um LMU- Biophysiker Thorben Cordes berichtet in PNAS.

© Gabriel Moya

Proteine sind als Grundbausteine des Lebens an zahlreichen wichtigen zellulären Prozessen beteiligt. Um ihre Aufgaben erfüllen zu können, müssen sie sich als erstes in spezifische dreidimensionale Strukturen falten, die dann durch ihre Form („Schlüssel-Schloss Prinzip“) oder auch strukturelle Bewegung bestimmte Funktionen erfüllen können. Während die evolutionäre Entwicklung der Proteinfunktionen inzwischen gut charakterisiert ist, sind die Einzelheiten der Entstehung von struktureller Bewegung im Wesentlichen unklar. Wie nutzt und entwickelt die Natur strukturelle Dynamik evolutionär, damit Proteine verschiedene Funktionen erfüllen können?

Um diese Frage zu klären, analysierte ein Team um den LMU-Biophysiker Professor Thorben Cordes und den Strukturbiologen Giorgos Gouridis vom IMBB FORTH in Kreta (Griechenland) Proteine, die aus zwei Teilen zusammengesetzt sind, aber einen identischen strukturellen Kern aufweisen. Dieses weitverbreitete Strukturmotiv ist an verschiedensten biologischen Prozessen wie Transkription, enzymatischer Katalyse, Membrantransport und Signalübertragung beteiligt. Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gelang es nachzuweisen, dass die strukturelle Dynamik des identifizierten Kerns über lange Zeiträume evolutionär vor allem durch Variationen an terminalen Regionen variiert wurde. Das Team konnte zeigen, dass dies zu einer Diversifizierung der Substratspezifität, der Bindungsmechanismen für Interaktionspartner und damit letztlich auch der biologischen Funktion genutzt werden kann.

Giorgos Gouridis, Yusran A. Muthahari, Marijn de Boer, Douglas A. Griffith, Alexandra Tsirigotaki, Konstantinos Tassis, Niels Zijlstra, Ruixue Xu, Nikolaos Eleftheriadis, Yovin Sugijo, Martin Zacharias, Alexander Dömling, Spyridoula Karamanou, Charalambos Pozidis, Anastassios Economou and Thorben Cordes: Structural dynamics in the evolution of a bilobed protein scaffold. PNAS 2021

Wonach suchen Sie?