@phdthesis{Dalm2010,
  author    = {Daniela Dalm},
  title     = {Strukturelle Untersuchungen von Tetracyclin-Protein-Wechselwirkungen},
  journal    = {Structural analysis of tetracycline-protein-interactions},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-000875-1},
  year      = {2010},
  abstract  = {Schon kurze Zeit nach ihrer Entdeckung in den 1950er Jahren wurde bekannt, dass Tetracycline (Tcs) neben ihrer antibiotischen Wirkung auch nicht-antibiotische Effekte zeigen. In dieser Arbeit werden die strukturellen Grundlagen sowohl antibiotischer als auch nicht-antibiotischer Wirkungsweisen der Tetracycline untersucht und miteinander verglichen. Die detaillierte Beschreibung der spezifischen Wechselwirkungen zwischen Tetracyclin und den verschiedenen Proteinen wird durch R{\"o}ntgen-Strukturanalysen erm{\"o}glicht. Phospholipase A2 Spezifische Wechselwirkungen der Tetracycline mit verschiedenen Proteinen sind Ursache nicht-antibiotischer Eigenschaften. Tetracycline beeinflussen durch Inhibierung von Phospholipasen A2 (PLA2), neutralen Matrixmetalloproteinasen oder alpha-Amylasen neben Entz{\"u}ndungen auch eine Reihe von verschiedenen K{\"o}rperfunktionen. Seit einiger Zeit sind anti-inflammatorische Eigenschaften der Tcs bekannt. Die PLA2 katalysiert die erste Reaktion, die zur Bildung der Eicosanoide f{\"u}hrt. Eicosanoide sind hormon{\"a}hnliche Signalmolek{\"u}le, die als Neurotransmitter wirken und an inflammatorischen Prozessen im K{\"o}rper beteiligt sind. Bei entz{\"u}ndlichen Krankheiten wie Rheuma oder Arthritis wurde eine vermehrte Eicosanoidproduktion beobachtet. Experimentelle Studien zeigten, dass die sekretorische Phospholipase A2 durch das Tetracyclin-Derivat Minocyclin inhibiert wird. Bei Patienten mit rheumatoider Arthritis zeigte die Anwendung von Minocyclin in ersten klinischen Tests signifikante Wirkungen. Die struktuelle Grundlage der Inhibierung der PLA2 durch Minocyclin war bislang unbekannt. Im ersten Teil dieser Arbeit wird die strukturelle Ursache einer nicht antibiotischen Wechselwirkung zwischen einer sekretorischen Phospholipase A2 und Minocyclin beschrieben. Dies ist die erste R{\"o}ntgenkristallstruktur, die eine nicht-antibiotische Wechselwirkung eines Tetracyclins zeigt und somit deren strukturelle Grundlage erkl{\"a}rt. Die Phospholipase A2 wurde aus dem Gift der Indischen Kobra (Naja naja naja) gereinigt. Dabei konnten im Rahmen dieser Arbeit die ersten Kristalle des PLA2/Minocyclin-Komplexes gez{\"u}chtet werden. Die Qualit{\"a}t der Kristalle erlaubte die Sammlung von R{\"o}ntgendiffraktionsdaten bei 100 K mit einer maximalen Aufl{\"o}sung von 1,65 {\AA}. In der Struktur wird sichtbar, dass Minocyclin im hydrophoben Tunnel der PLA2 bindet, der zum aktiven Zentrum des Enzyms f{\"u}hrt. Als Folge dieser Interaktion ist der Zugang f{\"u}r die Substratmolek{\"u}le zum aktiven Zentrum blockiert. Das Wissen {\"u}ber die spezifischen Interaktionen zwischen der PLA2 und Minocyclin kann verwendet werden, um eine Leitstruktur zur Entwicklung neuer anti-inflammatorischer Medikamente zu schaffen. Tetracyclin-Repressor Im zweiten Teil der Arbeit wird eine antibiotische Wirkungsweise der Tetracycline strukturell untersucht. Hier soll gekl{\"a}rt werden, welche Interaktionen zwischen dem Tet Repressor der Klasse D (TetR(D)) und dem Tetracyclin entscheidend sind, um den Induktionsmechanismus auszul{\"o}sen und den β-Turn Typ II zu stabilisieren. Die hier vorgestellten Strukturanalysen des TetR(D)s liefern somit neue detaillierte Informationen zum Induktionsmechanismus. Das Tetracyclin-Derivat Anhydrotetracyclin (AnTc) zeigt die bisher h{\"o}chste beobachtete Bindungskonstante an den TetR(D). Experimente ergaben dass AnTc in der Lage ist, den Induktionsmechanismus des TetRs auch in Abwesenheit von Magnesium-Ionen auszul{\"o}sen. Es wurden R{\"o}ntgendiffraktionsdaten von Komplexen des TetR(D)s mit Anhydrotetracyclin und Mg2+ oder K+ und eines Komplexes von TetR(D) mit AnTc in Abwesenheit von spezifisch bindenden Metallionen gesammelt und ausgewertet. Die Strukturananlyse erm{\"o}glicht die Aufkl{\"a}rung der Interaktionen zwischen dem TetR(D) und AnTc und zeigt die Eigenschaften der Metallkoordination. Au{\"s}erdem wurden die R{\"o}ntgenkristallstrukturen von TetR(D)-Mutanten untersucht, um weitere Informationen zu den ausschlaggebenden Interaktionen zwischen TetR(D), Tc und dem Metallion w{\"a}hrend der Induktion zu erhalten. Hierbei war speziell die TetR(D)T103A-Mutante von gro{\"s}em Interesse, da die Seitenkette von Thr103 entscheidend an der Stabilisation des β-Turns Typ II (His100-Thr103) beteiligt ist. Von der TetR(D)T103A-Mutante wurden jeweils mit einem Mg2+-Ion ein Anhydrotetracyclin- und ein Chlortetracyclin-Komplex analysiert. Der TetR(D)T103A-Komplex mit Anhydrotetracyclin zeigt die nicht-induzierte und der Komplex mit Chlortetracyclin weist {\"u}berraschenderweise die induzierte Struktur des TetR(D)s auf. Die hier beschriebenen Strukturanalysen erm{\"o}glichen somit im Vergleich zur bekannten Struktur des TetR(D)s in Komplex mit Tetracyclin und dem physiologisch bevorzugten zweiwertigen Metallion Mg2+, die strukturelle Rolle des Metallions und weiterhin die Bedeutung der Seitenkette von Thr103 f{\"u}r den Induktionsmechanismus aufzukl{\"a}ren.},
  language  = {de}
}