Einfluss ionischer Flüssigkeiten auf die Faltung und Aggregation des grün fluoreszierenden Proteins

Abstract

Der Einsatz ionischer Flüssigkeiten als Additiv in der Proteinfaltung, ist vergleichsweise neu und relativ unerforscht. Die Ergründung von Wirkmechanismen und Effekten und deren Auswirkung auf Proteine sind von prinzipieller Bedeutung und können ergänzende Beiträge liefern, um die Effizienz der in vitro-Proteinfaltung zu erhöhen. Aussagen über Einflüsse und Interaktionen mit Proteinen sollten auf struktureller Ebene mittels spektroskopischer Messmetoden erhoben werden. Angesichts des aromatischen Charakters und Verunreinigungen einiger ionischer Flüssigkeiten und der daraus resultierenden Schwierigkeiten bei der Anwendung spektroskopischer Methoden wurde EGFP als Modellprotein gewählt. Es konnte verdeutlicht werden, dass der Einfluss der ionischen Flüssigkeiten auf EGFP ein Zusammenspiel mehrerer Faktoren ist. Neben der Hydrophobizität spielen Faktoren wie löslichkeitsvermittelnde Wirkung, chaotrope und kosmotrope Eigenschaften sowohl der Kat- als auch der Anionen sowie die Interaktion mit den Aminosäureseitenketten und dem Peptidrückgrat eine entscheidende Rolle für die Eignung als Faltungsadditiv. Unter diesen Gesichtspunkten konnten für die in vitro-Faltung von EGFP die Ionischen Flüssigkeiten HO-EMIM Cl, BMIM Cl und HO-EPy Cl als die am besten geeigneten identifiziert werden.

The use of ionic liquids as an additive in protein folding is comparatively new and relatively unexplored. The study of mechanisms of action and effects and their impact on proteins are of fundamental importance and can provide additional contributions to increase the efficiency of in vitro protein folding. Statements about influences and interactions with proteins should be made on a structural level by using spectroscopic techniques. Due to the reason of the aromatic character and impurities of some ionic liquids and the resulting problems in using spectroscopic techniques, EGFP was chosen as the model protein. It could be clarified that the influence of ionic liquids on EGFP is a combination of several factors. In addition to hydrophobicity, factors such as solubility, chaotropic and cosmotropic properties of both the cation and anions, as well as the interaction with the amino acid side chains and the peptide backbone play a decisive role in the ability as a folding additive. From these points of view, the ionic liquids HO-EMIM Cl, BMIM Cl and HO-EPy Cl could be identified as the most suitable for the in vitro protein folding of EGFP.