Evaluation of π-π interactions in proteins using Trp analogs

Nieuw systeem voor onderzoek ligandbinding

Zijketens van aromatische aminozuren zijn vaak betrokken bij kation-π en π-π interacties. Hoewel deze interacties belangrijk zijn voor de stabiliteit en functie van eiwitten, is slechts weinig fundamentele kennis beschikbaar over de sterkte van deze interacties. Een elegante methode om hierin inzicht te krijgen is via het inbouwen van aromatische aminozuren met één tot vier fluoratomen in de zijketen. Echter, de bestaande methoden om deze eiwitten te produceren geven extreem lage opbrengsten.

In haar proefschrift beschrijft Jinfeng Shao een Lactococcus lactis tryptofaan auxotroof expressiesysteem om deze eiwitten in milligram hoeveelheden en met een hoge inbouwefficiëntie (≥ 95%) te produceren. Zij maakte gebruik van een synthetisch groeimedium dat uit slechts 24 componenten bestond, terwijl de meest gebruikte synthetische media voor L. lactis veelal 50 componenten bevatten.

Met dit expressiesysteem is een reeks tryptofaan analogen ingebouwd in het LmrR eiwit. LmrR is een translatie repressor eiwit dat dimeren vormt en aromatische liganden kan binden tussen twee tryptofaan residuen in het dimeergrensvlak. Shao vond dat, naarmate meer fluor atomen aanwezig waren in de tryptofaan zijketen, de affiniteit van LmrR voor zijn liganden lager werd. Dit is een sterke  aanwijzing dat π-π interacties een belangrijke rol spelen bij de binding van het ligand. Hoge-resolutiestructuren van LmrR met gebonden ligand bevestigen dat de inbouw van fluoratomen in een aromatisch aminozuur geen grote structurele veranderingen induceert. Het door Shao gepresenteerde L. lactis tryptofaan auxotroof expressiesysteem  maakt het nu dus mogelijk om voldoende eiwit te maken om π-π interacties te bestuderen met diverse biofysische methoden.

Het promotieonderzoek van Jinfeng Shao vond plaats bij de afdeling X-ray Structuurbepaling van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute met financiering van de China scholarship council.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/22bd1200-ac80-47d3-b62d-44202dbc5dd3