Untersuchung der Druckantwort der random coil Modellpeptide Ac-GGXA-NH2 und der amyloidbildenden Polypeptide Aβ und
IAPP mit Hilfe der Hochdruck-NMR-Spektroskopie
Die Hochdruck-NMR-Spektroskopie ist eine vielseitig einsetzbare Methode, mit der es möglich ist druckinduzierte Änderungen von Molekülen auf atomarer Ebene zu untersuchen. Die Anwendung von Druck erlaubt dabei
die Verschiebung von Gleichgewichten und somit die Manipulation unterschiedlichster biologischer Interaktionen beziehungsweise die Verschiebung von Populationsgleichgewichten.
Für die Hochdruck-NMR-Spektroskopie wurde ein Druckautoklav mit Keramikmesszelle entwickelt, in den zusätzliche Sicherheitsmerkmale integriert wurden, um im Falle des Bruchs der Keramik die Schäden am
NMR-Spektrometer zu minimieren.
Zudem wurden Druckeffekte an den amyloidogenen Polypeptiden Aβ (β-Amyloid) und IAPP (Insel-Amyloid-Polypeptid) untersucht und charakterisiert. Diese spielen eine wichtige Rolle bei der Alzheimer-Krankheit (Abeta) und Diabetes mellitus (IAPP). Dabei wurde gezeigt, dass es mit Hilfe der Hochdruck-NMR-Spektroskopie möglich ist
verschiedene Zustände des β-Amyloids nachzuweisen. Des Weiteren wurde die druckinduzierte Depolymerisierung des β-Amyloids für unterschiedliche Temperaturen und Peptidkonzentration untersucht. Die so
erhaltene Abhängigkeit der Monomerkonzentration vom Druck wurde unter Verwendung verschiedener Modelle thermodynamisch charakterisiert. Für das IAPP wurden die sequenzabhängigen Druckeffekte und
Temperatureffekte des Peptidrückgrats bestimmt und mit strukturellen Eigenschaften des Peptids verknüpft.
Um die strukturunabhängigen Druckeffekte der Aminosäuren zu bestimmen, wurde die Änderung der chemischen Verschiebung mit dem Druck der Aminosäure X3 im Modellpeptid Ac-GGXA-NH2 untersucht, wobei X für eine
der 20 kanonischen Aminosäuren steht. Mit Hilfe der
strukturunabhängigen Druckeffekte ist es möglich, Druckeffekte in Proteinen um den intrinsischen Druckeffekt der Aminosäuren zu korrigieren. Dabei erhält man die rein strukturabhängigen Druckeffekte des Proteins.
Im Allgemeinen erfolgt die Beschreibung der druckinduzierten Änderung der chemischen Verschiebung mit einem polynominalen Modell zweiter Ordnung, da sich die Druckabhängigkeit in den meisten Fällen nicht
linear verhält. Jedoch erhält man mit dieser Beschreibng keine
Informationen über die thermodynamischen Parameter des Systems. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass sich das Koeffizientenverhältnis der polynominalen Koeffizienten mit thermodynamischen Parametern verknüpfen lässt
