Modelling- und Mutationsstudien an ausgewählten prenylierenden Enzymen Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät (mathematisch-naturwissenschaftlicher Bereich) der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg von Herrn Diplom Biochemiker Lars Bräuer geb. am 25.02.1977 in Annaberg-Buchholz Gutachter: 1. Dr. habil W. Brandt (Halle-Saale) 2. Prof. Dr. L. Heide (Tübingen) verteidigt am 24.08.2006 urn:nbn:de:gbv:3-000010738 [http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn=nbn%3Ade%3Agbv%3A3-000010738]
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Modelling- und Mutationsstudien an ausgewählten ... · Frau Prof. Toni Kutchan, welche Anfang 2006 einem Ruf nach St. Louis folgte, danke ich für die Überlassung der beiden Terpensynthasen
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Modelling- und Mutationsstudien an ausgewählten prenylierenden Enzymen
Dissertation
zur Erlangung des akademischen Grades
doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.)
vorgelegt der
Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät (mathematisch-naturwissenschaftlicher Bereich) der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
von Herrn Diplom Biochemiker Lars Bräuer
geb. am 25.02.1977 in Annaberg-Buchholz
Gutachter: 1. Dr. habil W. Brandt (Halle-Saale) 2. Prof. Dr. L. Heide (Tübingen)
1.5. Zielstellung der Arbeit ..........................................................................................25 2. Materialien und Methoden............................................................................................26
2.1. in silico Methoden ................................................................................................26 2.1.1. Molekülmechanik..........................................................................................26
2.1.6. Alignments und multiple Alignments ............................................................30
2.1.7. Modellierung und Evaluierung ......................................................................30
2.1.8. Software und Programmpakete......................................................................32
2.1.9. Computersystem der Arbeitsgruppe Computerchemie ...................................33
2.2. in vivo / in vitro Methoden ....................................................................................34 2.2.1. Bakterienstämme...........................................................................................34
2.2.14. Herstellung von Medien und Agarplatten ......................................................50
3. Resultate und Diskussionen ..........................................................................................51 3.1. Das ubiA-Enzym aus E. coli .................................................................................51
3.1.1. Suche nach homologen Proteinen und strukturellen Similaritäten ..................52
3.1.2. Homologie Modelling und Strukturverfeinerung ...........................................55
3.1.3. Docking-Studien und Charakterisierung möglicher aktiver Zentren...............57
3.1.4. Ein möglicher Katalysemechanismus ............................................................59
3.1.5. Quantenmechanische Analyse der Substratspezifität des ubiA-Enzyms .........63
3.1.6. Punktmutationen an möglichen aktiven Zentren ............................................67
3.1.7. Zwei Hexahistidyl-Konstrukte.......................................................................70
3.2. Zwei Terpensynthasen aus Cannabis sativa ...........................................................74 3.2.1. (-)-Limonen- und (+)-α-Pinen-Synthase........................................................74
3.2.2. Das Modellierungstemplate ...........................................................................75
3.2.3. Homologie Modelling und Strukturverfeinerung ...........................................76
3.2.4. Das aktive Zentrum.......................................................................................81