Post on 21-Feb-2020
RUHR UNIVERSITÄT BOCHUM
IOPHYSIK
Schwerpunkt
Proteine in der Biomedizin
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IOPHYSIK
Beteiligte Gruppen
• MPI für molekulare PhysiologieAbteilung Strukturelle BiologieDortmund
• Ruhr-Universität BochumFakultät für BiologieLehrstuhl für Biophysik
• Ruhr-Universität BochumMedizinisches Proteomcenter
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IOPHYSIK
Arbeitsgruppen am MPI
• Regulation von GTP-bindenden Proteinen (Fred Wittinghofer)
• Kerntransport und Kernporenstruktur(Dr. Ingrid Vetter)
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IOPHYSIK
Fakultät für Biologie und BiotechnologieLehrstuhl für Biophysik
• Klaus Gerwert
• Eckhard Hofmann
• Carsten Kötting
• Mathias Lübben
• Jürgen Schlitter
Beteiligte Gruppen:
• Axel Mosig
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IOPHYSIK
Protein Kristalle
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IOPHYSIK
Das X-ray Experiment
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IOPHYSIK
Elektronen-Dichte im Kristall
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IOPHYSIK
Bauen sie mal ein Modell!
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IOPHYSIK
Korrekt!!!!!!
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IOPHYSIK
Vom Protein zur 3D-Struktur
AG ProteinkristallographieLS Biophysik
PhotosyntheseMembrantransport
Pflanzenenzymologie
Prof. E. Hofmann
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IOPHYSIK
ATP-getriebene Schwermetallpumpen
1) Klonierung, Reinigung der Proteine aus thermophilen Bakterien
2) Struktur- und Funktionsuntersuchung durchKristallisation und FT-IR Spektroskopie
PD Dr. Mathias Lübben
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IOPHYSIK
GPCR-Expression und biochemisch/biophysikalische Analyse
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IOPHYSIK
Molecular dynamics simulation
10 x 2,8GHz Xeon (Myrinet)10 x P-III 850MHz (Myrinet)10 x K-7 1600MHz
Linux-Cluster-Pool
Software-PoolQM/MM Simulation
• EGO-CPMD• Gaussian
Molecular Dynamics Simulation
• GROMOS96• GROMACS• Charmm
Grafik / Modelling• InsightII• WebLab• Swisspdb• Molmol
PD Dr. Jürgen Schlitter
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IOPHYSIK
Prof. Dr. Helmut E. Meyer
Prof. Dr. Katrin Marcus
PD Dr. Kai Stühler
Ruhr-Universität Bochum
Medizinisches Proteom-Center (MPC)
2D-Gel
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IOPHYSIK
Definition des Proteoms
Definition des Proteoms:
Alle PROTEine die zu einem gegebenen Zeitpunkt von allen Genen eines GenOMs exprimiert werden.
(Williams and Wilkins, 1995)
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IOPHYSIK
Warum Proteomics ?
DNA, mRNA sind einfacher zu analysieren, aber...
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IOPHYSIK
Differenzielle Proteomstudie
Zustand A
Zustand B
Zustand A Zustand B Zustand A Zustand B
Zustand A Zustand B
Herstellung der 2D-Gele Differenzielle Bildauswertung
Spots Ausschneiden
Protein Identifizierung und Charakterisierung
(mittels Massenspektrometrie)
Daten Interpretation und Sammlung
Der 2D-Gel Ansatz
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IOPHYSIK
ProzessierungProteintrennung
Massenspektrometrie
AutomatischeDatenbanksuche und
Datenauswertung
AS1
17-1
25
AS3
4-45
AS9
8-11
2
1100 1600 2100 m/z
5000
10000
15000
20000
25000
a.i.
AS1
5-21
AS6
2-6 8
AS2
2-33
AS6
2-73
AS4
6-61
AS9
7-11
2A
S97-
112
Met
Ox
AS1
5-33
AS7
4-96
AS1
15-1
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KVFGRCELAA AMKRHGLDNY RGYSLGNWVC AAKFESNFNT QATNRNTDGS TDYGILQINS RWWCNDGRTP GSRNLCNIPC SALLSSDITA SVNCAKKIVS DGNGMNAWVA WRNRCKGTDV QAWIRGCRL
1. Woche 2. Woche
Ablauf eines 1-3-wöchigen Praktikums
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IOPHYSIK
Fakultät für Chemie und BiochemieRUBiospek
Struktur undModellierung
NMR Spektrum
NMR-Spektroskopie an Proteinen
Raphael Stoll
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IOPHYSIK
Methodiken
• Biochemie: Genklonierung und -expression, Fermentation, Proteinreinigung, Analyse, Massenspektrometrie, Mutation
• Biophysik: Spektroskopie z.B. Fluoreszenz-, Infrarotspektroskopie, Kinetik, Interaktionsanalyse z.B. ITC, Molekularmechanik-Simulation
• Strukturbestimmung, Röntgenstrukturanalyse und NMR
• Zellbiologie
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IOPHYSIK
Lehrangebotdes Schwerpunkts
Proteine-Struktur undbiologische Funktion
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IOPHYSIK
Angebot im 6. Semester
• Vorlesung: „Aktuelle Methoden der Proteinbiochemie und Strukturbiologie“, 4CP, 2 SWS
• Praktikum: Praktikum zur SpezialvorlesungProteine: Struktur und biologische Funktion, 3 CP, 5 SWS
• Bachelor Arbeit: Thema aus einer Arbeitsgruppe des Schwerpunkts, 12 CP, 8 Wochen, ganztägig
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IOPHYSIK
Spezial-Vorlesung: Verschiedene Dozenten
Mathias Lübben Klonierung, Expression in Escherichia coli, Proteinfaltung, Proteinaufreinigung, Protein-Quantifizierung
Klaus Gerwert Einführung in die UV/Vis-, Raman- und FTIR Spektroskopie, Kinetische Analyse mit der FTIR
Carsten Kötting Zeit- und ortsaufgelöste Spektroskopie
Ingrid Vetter,Eckhard Hofmann, Grundlagen der ProteinstrukturbestimmungRaphael Stoll
Jürgen Schlitter Protein Modelling
Katrin Marcus Protein- und Peptidtrennung
Kai Stühler Massenspektrometrie
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IOPHYSIK
Das Spezial-Praktikumdes Schwerpunkts
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IOPHYSIK
Proteine: Struktur und biologische Funktion
Praktikum (Konzept und Inhalte):
Methodenvorstellung am Beispiel des Bakteriorhodopsins auf zellulärer und molekularer Ebene:
• Soll Methoden- und Systemkenntnis vermitteln• Kennenlernen der Betreuer – Entscheidung für Bachelor-Arbeit
erleichtern• Zusatzbonbon: Teilnehmer erhalten 10 % Bonuspunkte für die
Klausur zur Vorlesung „Aktuelle Methoden der Proteinbiochemieund Strukturbiologie“ gutgeschrieben
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IOPHYSIK
Bakteriorhodopsin - Eine lichtgetriebene Protonenpumpe
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IOPHYSIK
Praktikumsversuche
Identifizierung von Proteinen mittels Proteindatenbanksuche Christian Stephan
Primärstrukturbestimmung des bR nach In-Gel-verdau und Massenspektrometrie
Kai Stühler
Gesamtmassenbestimmung von Proteinen mittels Massenspektrometrieam Beispiel des bR
Katrin Marcus
Untersuchung von bR-Mutanten mit RöntgenstrukturanalyseEckhard Hofmann
NMR-spektroskopische Untersuchungen am RetinalRaphael Stoll
Molekülgraphik und Modelling von bR mit PyMolJürgen Schlitter
UV/Vis spektroskopische Messungen des bR-PhotozyklusCarsten Kötting
FTIR-spektroskopische Untersuching von bR und kinetische AnalyseCarsten Kötting
Isolation, Charakterisierung und funktionelle Rekonstitution von Bakteriorhodopsin
Mathias Lübben
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IOPHYSIK
Masterveranstaltungen 7., 8. Semester und ff.
• Modulpraktika des SP (7. Semester)
• Vorlesung: „Proteine in der Signaltransduktion“
• „Lab‐day“ nach Vereinbarung: 1 tägige Vorstellung der Arbeitsgruppen und Kurzvorträge von Studenten des 8. Semesters zu aktuellen Publikationen nach Auswahl (alternativ zur Ringvorlesung)
• Schwerpunktpraktikum (9. Semester, ff.)
• Spezialisierungspraktikum (9. Semester, ff.)
• Masterarbeit