Untersuchung von Metallionen induzierten Konformationsänderungen in Proteinkinasen mittels Surface Plasmon Resonance

Abstract

Surface Plasmon Resonance (SPR) kann benutzt werden, um Protein/Protein Wechselwirkungen aber auch Nukleotid/Protein-Wechselwirkungen kinetisch genau zu charakterisieren. Unser Modellsystem für Proteinkinasefunktion ist die cAMP-abhängige Proteinkinase (cAPK), die das g-Phosphat von ATP auf Serin oder Threoninreste von Substratmolekülen überträgt. Zwei Typen von Inhibitoren der katalytischen Untereinheit (C) der cAPK sind bekannt: die regulatorischen Untereinheiten Typ I und Typ II und die sog. hitzestabilen Proteinkinaseinhibitoren, PKIs. Die Aktivität der cAPK scheint durch die Bindung von ATP, ein oder zwei Metallionen und die Freisetzung von ADP reguliert zu werden. Diese Regulation beruht vermutlich auf der Überführung der C-Untereinheit von einer offenen, thermodynamisch instabilen katalytisch aktiven (?) Form zu einer, geschlossenen, thermodynamisch stabilen, katalytisch inaktiven (?) Form. Die Bindung der physiologischen Inhibitoren PKI und der regulatorischen Untereinheiten hängt von der Konzentration der Nukleotide und der Metallionen ab (1, 2). Mittels SPR wurden die Assoziations- und Dissoziationsgeschwindigkeitskonstanten der Bindung dieser Inhibitoren an die C-Untereinheit in Abhängigkeit von Metallionen und Nukleotiden analysiert, um den Mechanismus der Bindung mit den aus der Kristallstruktur (3) abgeleiteten Konformationsänderungen zu korrelieren.