Dissertation Martin Krause.pdf - KLUEDO - Universität Kaiserslautern

hin, dass sich die Struktur des Streptavidins bei Biotin-Bindung versteift und das Innere dadurch
schlechter für das Lösungsmittel zugänglich ist. Diese Versteifung wird mit verkürzten und damit
verstärkten Wasserstoffbrückenbindungen im Proteinrückgrat erklärt. Weiterhin konnten durch
Trypsinverdau die gegen den H/D-Austausch geschützten Amidbindungen lokalisiert werden. Es
zeigte sich, dass diese sich nicht in unmittelbarer Nähe der Ligand-Rezeptor-Schnittstelle befinden,
sondern über das ganze Protein verteilt sind (Abb. 1.9).
Abbildung 1.9: Bändermodell einer Streptavidin-Untereinheit. Der Farbcode verdeutlicht die Reduzierung des
H/D-Austausch bei Biotinbindung: >30 % (rot), 20 – 30 % (gelb), 10 – 20 % (hellblau) und < 10%
(dunkelblau). (Abbildung übernommen aus [54] mit Genehmigung von John Wiley and Sons).
Zusammenfassend werden bei diesem Modell durch Substratbindung keine neuen Wechselwirkungen
innerhalb des Rezeptors generiert, aber die existierenden attraktiven Wechselwirkungen werden
verstärkt, was sich positiv auf die Gesamtstabilität des Komplexes auswirkt. Zudem ergibt sich aus
diesen Betrachtungen, dass die Bindungsaffinität eine Eigenschaft des gesamten Systems und nicht
nur auf die unmittelbaren Wechselwirkungen zwischen Wirt und Gast zurückzuführen ist.
Solche sekundären Wechselwirkungen, die bei Gastbindung verstärkt werden und zur
Stabilisierung eines Komplexes beitragen, ohne jedoch direkt an der eigentlichen Gastbindung
beteiligt zu sein, werden als Intra-Rezeptor Wechselwirkungen bezeichnet. Auch in anderen
natürlichen Systemen, wie z.B. den Progesteronrezeptoren in Hasenuteri, 58 der Hypoxanthin-guanin
phosphoribosyl transferase (HGPRT) 59 und im Ubiquitin 60 wurde die Beteiligung von Intra-Rezeptor
Wechselwirkungen bei der Substratbindung nachgewiesen.
1.6 Intra-Rezeptor Wechselwirkungen in synthetischen Systemen
Auf seinen Beobachtungen aufbauend postulierte Williams, dass das Erzielen von hohen Affinitäten in
biologischen Systemen eine große Anzahl an Wechselwirkungen und daher auch eine gewisse Größe
des Systems erfordert. Dies könnte z.B. ein Grund für die strukturelle Komplexität von Enzymen sein.
Um Intra-Rezeptor Wechselwirkungen systematisch zu untersuchen, sind allerdings komplexe
biologische Systeme eher unpraktisch. Daher stellt sich die Frage, ob solche Wechselwirkungen in
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