Konservierung von Proteinstruktur und -funktion

Birte Hernandez Alvarez

Wir untersuchen die Struktur-Funktions-Beziehungen in Proteinen aus einer evolutionären Perspektive. Wir verwenden ein breites Spektrum an biophysikalischen, mikrobiologischen und molekularbiologischen Methoden, um Proteine strukturell zu charakterisieren, Besonderheiten zu identifizieren und ihre Auswirkungen auf Stabilität und Funktion zu analysieren. Durch die vergleichende Analyse von Sequenz, Struktur und Funktion prokaryotischer und eukaryotischer Homologe sind wir in der Lage, die evolutionären Prozesse zu identifizieren und zu verstehen, die diese Proteine, wie wir sie heute kennen, geformt haben.

Zielsetzung

Wir arbeiten hauptsächlich mit prokaryotischen Proteinen, da diese aus Einzelzellsystemen stammen und im Gegensatz zu ihren meist komplizierteren eukaryotischen Gegenstücken eine klare Proteindomänenzusammensetzung aufweisen, was die strukturelle und funktionelle Charakterisierung erheblich erleichtert. Unsere Arbeit ist auf sehr unterschiedliche Projekte ausgerichtet. Im ersten Projekt untersuchen wir die strukturellen Merkmale von Coiled-Coil-Domänen, die durch verschiedene Arten der Insertion oder Deletion von Aminosäureresten entstehen.

Das zweite Projekt konzentriert sich auf strukturelle und funktionelle Untersuchungen von Proteinen mit mehreren b-Fass-Domänen, die in der Außenmembran der bakteriellen Zellwand und in eukaryotischen Organellen vorkommen und sich durch Genfusion und Duplikation aus einfädigen Proteinen entwickelt haben.

Das dritte Projekt vergleicht prokaryotische histonähnliche Proteine mit ihren eukaryotischen Homologen im Hinblick auf Ähnlichkeiten und Unterschiede in ihrer Struktur, ihrer DNA-Bindungsweise und -spezifität sowie ihrer in vivo Funktion.

Ausgewählte Publikationen

ElGamacy M, Hernandez Alvarez B. Expanding the versatility of natural and de novo designed coiled coils and helical bundles. Curr Opin Struct Biol. 2021 Jun; 68:224-234. doi: 10.1016/j.sbi.2021.03.011. Epub 2021 May 5. PMID: 33964630.

Hernandez Alvarez B, Skokowa J, Coles M, Mir P, Nasri M, Maksymenko K, Weidmann L, Rogers KW, Welte K, Lupas AN, Müller P, ElGamacy M. Design of novel granulopoietic proteins by topological rescaffolding. PLoS Biol. 2020 Dec 22;18(12):e3000919. doi: 10.1371/journal.pbio.3000919. PMID: 33351791; PMCID: PMC7755208.

Adlakha J, Karamichali I, Sangwallek J, Deiss S, Bär K, Coles M, Hartmann MD, Lupas AN, Hernandez Alvarez B. Characterization of MCU-Binding Proteins MCUR1 and CCDC90B - Representatives of a Protein Family Conserved in Prokaryotes and Eukaryotic Organelles. Structure. 2019 Mar 5;27(3):464-475.e6. doi:10.1016/j.str.2018.11.004. Epub 2019 Jan 3. PMID: 30612859.

Hartmann MD, Mendler CT, Bassler J, Karamichali I, Ridderbusch O, Lupas AN, Hernandez Alvarez B. α/β coiled coils. Elife. 2016 Jan 15;5:e11861. doi:10.7554/eLife.11861. PMID: 26771248; PMCID: PMC4786415.

Hartmann MD, Boichenko I, Coles M, Zanini F, Lupas AN, Hernandez Alvarez B. Thalidomide mimics uridine binding to an aromatic cage in cereblon. J Struct Biol. 2014 Dec;188(3):225-32. doi: 10.1016/j.jsb.2014.10.010. Epub 2014 Nov 4. PMID: 25448889.

Hartmann MD, Grin I, Dunin-Horkawicz S, Deiss S, Linke D, Lupas AN, Hernandez Alvarez B. Complete fiber structures of complex trimeric autotransporter adhesins conserved in enterobacteria. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Dec 18;109(51):20907-12. doi: 10.1073/pnas.1211872110. Epub 2012 Dec 3. PMID: 23213248; PMCID: PMC3529040.

Hartmann MD, Ridderbusch O, Zeth K, Albrecht R, Testa O, Woolfson DN, Sauer G, Dunin-Horkawicz S, Lupas AN, Alvarez BH. A coiled-coil motif that sequesters ions to the hydrophobic core. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Oct 6;106(40):16950-5. doi: 10.1073/pnas.0907256106. Epub 2009 Sep 23. PMID:19805097; PMCID: PMC2749845.

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