Methionine oxidation in human prion protein [Elektronische Ressource] : design of anti- and pro-aggregation variants / Christina Wolschner

Wolschne

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• Publié par: technische_universitat_munchen
• Publié le: 01 janvier 2009
• Nombre de lectures: 22
• Langue: Deutsch
• Poids de l'ouvrage: 8 Mo

Extrait

TECHNISCHE UNIVERSITÄT MÜNCHEN
MAX-PLANCK-INSTITUT FÜR BIOCHEMIE


Methionine Oxidation in Human
Prion Protein –
Design of Anti- and Pro-Aggregation
Variants

Christina Wolschner



Vollständiger Abdruck der von der Fakultät für Chemie der Technischen Universität
München zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der
Naturwissenschaften genehmigten Dissertation.

Vorsitzender: Univ.-Prof. Dr. Michael Groll
Prüfer der Dissertation: 1. Priv.-Doz. Dr. Nediljko Budisa
2. Univ.-Prof. Dr. Christian F.W. Becker


Die Dissertation wurde am 8. April. 2009 bei der Technischen Universität München
eingereicht und durch die Fakultät für Chemie am 14. Mai. 2009 angenommen.Parts of this work were published as listed below:
Wolschner C, Giese A, Kretzschmar H, Huber R, Moroder L, and Budisa N (2009)
Design of anti- and pro-aggregation variants to assess the effects of methionine
oxidation in human prion protein. Proc Natl Acad Sci USA 16:7756-7761.

Abstract presentations:
Department Retreat, Bacterial Expression of Hyperstable Collagen by an Expanded
Genetic Code, October 26-29, 2006, Linz, Austria
6. Graduate Retreat, Generation of a Semisynthetic Prion Protein, June 26-28, 2006,
Ringberg Castle, Ringberg, Germany

Poster presentations:
Wolschner C and Budisa N, ForPrion Symposium and Award Ceremony,
Mai 22, 2007, Munich, Germany
Wiltschi B, Wenger W, Merkel L, Cheburkin Y, Wolschner C, Lepthien S, and
Budisa N, BMBF BioFuture Meeting – 5. Presentation, February 02-03, 2006,
Berlin, Germany



Danksagung
An dieser Stelle möchte ich mich bei allen bedanken, die zum Gelingen dieser
Arbeit beigetragen haben.
Zuallererst möchte ich mich bei meinem Betreuer PD Dr. Nediljko Budisa
bedanken. Er ermöglichte mir nicht nur meine Arbeit in einer jungen und
dynamischen Forschungsgruppe durchzuführen, sondern auch das Arbeiten an
diesem interessanten Projekt. Seine Kreativität und sein Enthusiasmus für die
wissenschaftliche Forschung, sowie die wertvollen Ratschlägen waren
ausschlaggebend für das Gelingen meiner Arbeit. Außerdem möchte ich mich für das
kollegiale Arbeitsverhältnis und die Möglichkeit, jederzeit seine Unterstützung zu
erhalten, bedanken.
Für die Übernahme des Korreferats bedanke ich mich bei Herrn Prof. Dr. Christian
F.W. Becker.
Ganz besonders möchte ich mich bei Herrn Prof. Dr. Luis Moroder bedanken, der
durch seinen umfassenden Rat bei chemischen und biophysikalischen
Fragestellungen aber auch durch seine konstruktive Kritik, diese Arbeit sehr
beeinflusste. In diesem Zusammenhang gilt mein ganz besonderer Dank Frau
Elisabeth Weyher-Stingl. Ihr unübertroffener Erfahrungsschatz auf dem Gebiet der
Spektrometrie und Spektroskopie, den sie mit Geduld und Freude weitergibt, war
essentiell für das Gelingen meiner Arbeit. Außerdem möchte ich mich ganz herzlich
für die unzähligen Arbeitsstunden, die ich ihr bescherte, bedanken und, dass sie
trotzdem jederzeit für mich und meine Fragen Zeit hatte.
Bei Herrn Dr. Stephan Uebel und den anderen Mitgliedern der Core-Facility
möchte ich mich für ihren unermüdlichen Einsatz in der Protein- und
Aminosäureanalytik bedanken.
Herrn Prof. Dr. Armin Giese möchte ich für die gute Unterstützung und die
Möglichkeit, meine Arbeiten im S2 Labor am Zentrum für Neuropathologie und
Prionforschung durchführen zu können, danken.





Herrn Prof. Dr. Dieter Oesterhelt sowie Herrn Prof. Dr. Dr h. c. Hans Kretzschmar
danke ich für die Möglichkeit, in ihren Abteilungen arbeiten und die hervorragende
Infrastruktur nutzen zu können.
Herrn Prof. Dr. Robert Huber möchte ich für die Unterstützung im Bezug auf meine
Veröffentlichung recht herzlich danken.
Meinen liebsten Kollegen ‘den Budisas’ danke ich für ihre Unterstützung und die
tolle Zusammenarbeit im Labor, aber vor allem für die wundervolle Zeit!
Im Besonderen möchte ich Frau Waltraud Wenger danken, die durch ihre
jahrelange Erfahrung im Labor immer eine große Hilfe war. Herrn Dr. Lars Merkel
und Herrn Michael Hösl möchte ich für die gute Kameradschaft und tolle
Zusammenarbeit danken. Frau Dr. Birgit Wiltschi danke ich für ihren kritischen Blick
bei den Korrekturlesungen meiner Arbeit, und die Möglichkeit meine Arbeit in dieser
Gruppe durchführen zu können.
An dieser Stelle möchte ich mich ganz besonders bei Frau Dr. Sandra Lepthien
bedanken. Zuerst möchte ich ihr für ihre Mühe beim Korrekturlesen meiner Arbeit
danken. Jedoch ganz besonders danke ich ihr für ihre Freundschaft, innerhalb aber
auch außerhalb der Arbeitszeit, durch die mir meine Zeit hier immer in Erinnerung
bleiben wird!
Zum Schluss möchte ich noch den wichtigsten Menschen in meinem Leben
danken, meinen Eltern, meinen Geschwistern und meinem Freund Andreas. Vor
allem möchte ich aber meinen Eltern und Andreas für ihre großartige Unterstützung
und Liebe danken und, dass sie bei all meinen Entscheidungen immer hinter mir
stehen.




Table of contents

I  Nomenclature and Definitions ................................................................. I 
I.I  Nomenclature ...................................................................................... I 
I.II  Definitions .......................................................................................... V 
1  Summary .................................................................................................. 1 
2  Zusammenfassung .................................................................................. 2 
3  Introduction ............................................................................................. 4 
3.1  DNA and the genetic information - historical background ................... 4 
3.2  Flow of the genetic information and the genetic code ........................ 4 
3.3  The degeneracy of the genetic code .................................................. 6 
3.4  Protein synthesis ................................................................................ 7 
3.4.1  Natural co-translation of selenocysteine and pyrrolysine ............ 8 
3.5  Engineering the genetic code ............................................................. 9 
3.5.1  Comparison of different approaches ......................................... 12 
3.6  Methionine - a unique amino acid in the genetic code ...................... 14 
3.6.1  Properties of methionine ........................................................... 14 
3.6.2  Methionine in the protein synthesis ........................................... 15 
3.6.3  Methionine metabolism ............................................................. 16 
3.6.4 oxidation ................................................................. 17 
3.7  Proteins and their conformational properties .................................... 19 
3.7.1  Protein folding ........................................................................... 19 
3.7.2  Protein misfolding and disease ................................................. 20 
3.7.3  Oxidative stress and protein damage ........................................ 21 
3.8  Prion disease ................................................................................... 22 
4  The Goal: Chemical model for prion protein conversion ................... 26 
5  Material ................................................................................................... 27 
5.1  Equipment ........................................................................................ 27 
5.2  Chemicals ........................................................................................ 28 
5.3  Buffers and solutions ........................................................................ 29 



5.4  Polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) ..................................... 30 
5.5  Media ............................................................................................... 31 
5.6  Enzymes .......................................................................................... 32 
5.7  Protein molecular weight marker ...................................................... 32 
5.8  Plasmids ........................................................................................... 32 
5.8.1  pET17b-hPrP(23-231)WT81 ..................................................... 32 
5.8.2  pRIL .......................................................................................... 32 
5.9  Antibiotics ............................................