Zusammenfassung

Zusammenfassung
der Dissertation Die Wirkung von Harnstoff und von pH auf die Struktur von Proteinen
untersucht mit Molekulardynamik-Simulation
In meiner Dissertation präsentiere ich zwei Studien aus der Computerchemie. Die erste Studie behandelt die teilweise Entfaltung eines Enzyms in Harnstoff. Das Enzym Cytochrom c
reagiert mit Peroxiden, normalerweise ist diese “Peroxidase”-Eigenschaft jedoch sehr
schwach. Die Lösung in Harnstoff wiederum steigert die Peroxidase-Aktivität um ein 1000faches. Denn Harnstoff lockert die Struktur des Proteins und macht dadurch das aktive Zentrum für die Peroxide zugänglicher, was zu einer Steigerung der Reaktionsrate führt. In
meinen Simulationen des Cytochrom c in Harnstoff konnte ich die teilweise Öffnung des aktiven Zentrums beobachten. Dabei blieb die Struktur des Proteins insgesamt intakt, so dass
das Protein bei Verringerung der Harnstoffkonzentration wieder in seinen ursprünglichen,
weniger aktiven Zustand zurückkehren kann. Dies ermöglicht das Recycling, die stabile
Lagerung und die mehrfache Aktivierung der Cytochrom c-Peroxidase für die industrielle
Anwendung.
Die zweite Studie untersucht die Strukturänderungen eines Virusproteins bei niedrigem
pH, also unter sauren Bedingungen. Viele Viren stellen hohle Teilchen dar, deren Hülle
mit Proteinen bedeckt ist. Diese Proteine verändern sich bei niedrigem pH und bewirken
die Vereinigung des Virus mit der Wirtszelle und damit die Infektion des Wirts. Histidin
ist ein kleiner Bestandteil von Proteinen, der empfindlich auf pH-Änderungen reagiert wie
sie bei der Infektion stattfinden. In meinen Simulationen des Virushüllproteins kann man
sehen, dass schon lokale Veränderungen der Histidine bei niedrigem pH irreversible und
globale Veränderungen des Proteins auslösen. Diese könnten für die Fusion des Virus mit
der Wirtszelle von Bedeutung sein und damit wichtig für die Infektion.
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