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Elisabeth Fischermeier
Biophysics
e.fischermeierAthzdr.de

Promotionsarbeiten


Kupfer-Bindung und -Transport in biologischen Membranen


Promotionsstudent:
Elisabeth Fischermeier
Betreuer:
PD Dr. habil. Fahmy (HZDR)
Abteilung:
Biophysik
Zeitraum:
09/2011–10/2014


Motivation:

Die Regulation der intrazellulären Kupfer-Homöostase durch Transportproteine ist essentiell für alle Organismen, da dieses Spurenelement zwar unerlässlich ist, jedoch schon bei leicht erhöhten Konzentrationen die Zelle schädigt. Eine Fehlregulation kann zu einer Vielzahl von schweren Erkrankungen einschließlich der genetisch bedingten Kupfertransportstörungen Menkes- und Wilson-Krankheit führen, und ist auch mit neurodegenerativen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit assoziiert. Hochkonservierte P-Typ-ATPasen des PIB-Subtyps spielen eine wichtige Rolle bei der Regulation der systemischen Kupfer-Konzentrationen, von Bakterien bis zum Menschen. Diese integralen Membranproteine sind nah verwandt mit bekannten Proteinen, wie der Na+ /K+-ATPase oder der sarkoplasmatischen Retikulum Ca2+-ATPase, unterscheiden sich aber in der Topologie der Membran-Helices und haben charakteristische cytosolische Schwermetall-Bindedomänen.

Ziele der Arbeit:

Diese Doktorarbeit hat zum Ziel ein umfassendes Verständnis von Kupfer-transportierenden PIB-Typ-ATPasen zu gewinnen, wobei die in der Membran liegenden Kupfer-Bindungsstellen einen besonderern Schwerpunkt bilden. Ausgehend von CopA, einem Kupfer-Exportprotein von Legionella pneumophila, dessen Struktur vor Kurzem aufgeklärt wurde (Gourdon, Nature, 2011, 475, 59), sollen die Struktur-Funktions-Beziehungen und die molekularen Mechanismen der Kupfer-Transportproteine aufgeklärt werden. Hierzu soll das Protein ortsspezifisch mutiert oder trunkiert werden und auch aus der Aminosäuresequenz abgeleitete Peptide werden untersucht. Zur Charakterisierung werden verschiedene spektroskopische und kalorimetrische Methoden sowie in vivo Methoden und biochemische Assays komplementär eingesetzt. Darüber hinaus kann ein Verständnis der minimalen Anforderungen für Kupfer-Bindung dazu beitragen, die Eigenschaften der transmembranen Metall-Bindungsstellen im Allgemeinen besser zu verstehen und solche Bindungsstellen künstlich nachzuahmen.


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