Dynamische Strukturänderung und Thermodynamik von Phasentrennprozessen eines Proteinmodells mit intrinsisch ungeordneter/geordneter Struktur

Elastin‐artige Proteine (ELPs) haben neben ihrer biologischen Funktion auch Bedeutung als Modelle für intrinsisch ungeordnete Proteine und dynamische Strukturübergänge, die mit Koazervation und Flüssig‐flüssig‐Phasenübergängen einhergehen. Über den Konformerenzustand direkt unter‐ und oberhalb der Koazervationstemperatur und dessen Rolle im Phasentrennprozess ist allerdings nach wie vor wenig bekannt. Durch globales Matrix‐kleinste‐Quadrate‐Boltzmann‐Fitting der Zirkulardichroismus‐Spektren dreier ELPs deckten wir auf, dass es unmittelbar zur Koazervation kommt, wenn eine bestimmte Anzahl von Wiederholungseinheiten β‐Turn‐Konformation angenommen hat (hier etwa 20 Wiederholungseinheiten). Der Charakter der differenziellen Streuung der Koazervat‐Suspensionen wies darauf hin, dass dieser Anteil an β‐Turn‐Struktur auch nach der Zusammenlagerung der Polypeptide erhalten bleibt. Möglicherweise spielen derartige “Konformationsschwellenwerte” auch in anderen Protein‐Zusammenlagerungsprozessen eine Rolle. Oberhalb einer Übergangstemperatur kommt es bei Elastin‐artigen Proteinen (ELPs) zu reversibler Koazervation. Aus der Analyse von Zirkulardichroismus‐Spektren von ELPs unterschiedlicher Kettenlänge wird deutlich, dass dem eine schrittweise Zunahme von β‐Turn‐Struktur vorausgeht. Wenn eine bestimmte Schwelle erreicht ist, kommt es zur Phasentrennung. Das Konformerenverhältnis entspricht auch in Partikeln aus zusammengelagertem Protein diesem Schwellenwert.