Molecular Modelling Untersuchungen zur Substratspezifität der Breitspektrum-b-Lactamase MEN1 aus Escherichia coli:
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG.1
1.1 KLASSIFIZIERUNG DER SS-LACTAMASEN.2
1.2 STRUKTURELLER AUFBAU VON SS-LACTAMASEN.5
1.3 SUBSTRATE DER SS-LACTAMASEN.8
1.4 KATALYTISCHER MECHANISMUS DER SS-LACTAMASEN.10
2 PROBLEMSTELLUNG UND ZIELSETZUNG.12
3 METHODEN, DURCHFUEHRUNG UND ERGEBNISSE.15
3.1 ALIGNMENT-METHODEN. 16
3.1.1 GRUNDLAGEN VON ALIGNMENTS.16
3.1.1.1 NEEDLEMAN-WUNSCH-ALGORITHMUS FUER GLOBALE ALIGNMENTS.17
3.1.1.2 SMITH-WATERMAN-ALGORITHMUS FUER LOKALE ALIGNMENTS.18
3.1.1.3 ALGORITHMUS FUER LOKALE ALIGNMENTS NACH BAEDER.20
3.1.1.5 AUSTAUSCHMATRICES.21
3.1.1.6 'GAP PENALTY FUNCTION'.24
3.1.2 MULTIALIGNMENTS.25
3.1.2.1 ERWEITERTE MULTIALIGNMENT ALGORITHMEN.25
3.1.2.2 ERWEITERTE 'GAP PENALTY FUNCTION'.27
3.1.3 EINBEZIEHUNG DER SEKUNDAERSTRUKTUR.28
3.1.3.1 SEKUNDAERSTRUKTUR-BESTIMMUNGS-METHODEN.28
3.1.3.2 SEKUNDAERSTRUKTUR-VORHERSAGEMETHODEN.29
3.2 DURCHFUEHRUNG EINES ALIGNMENTS VON KLASSE-A- UND -C-SS-LACTAMASEN.31
3.2.1 DATENBANKRECHERCHEN.31
3.2.2 PAARWEISES GLOBALES ALIGNMENT.32
3.2.3 BEURTEILUNG DER QUALITAET DER PAARWEISEN SEQUENZ-ALIGNMENTS.32
3.2.4 PAARWEISE LOKALE SEQUENZALIGNMENTS.33
3.2.5 PAARWEISES LOKALES ALIGNMENT NACH DER METHODE VON BAEDER.33
3.2.6 ERSTELLUNG EINES MULTIALIGNMENTS.34
3.2.7 MANUELLE UEBERARBEITUNG DES MULTIALIGNMENTS.37
3.2.7.1 EINBEZIEHUNG DER KENNTNISSE ZU DEN MOTIVEN DES AKTIVEN ZENTRUMS
37
3.2.7.2 EINBEZIEHUNG VON SEKUNDAERSTRUKTURVORHERSAGEN.37
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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3.3 PROTEINMODELLIERUNG.
3.3.1
METHODEN.
3.3.1.1
HOMOLOGY-MODELLING-METHODE.
3.3.1.2
THREADING-METHODE.
3.3.1.3 AB-INITIO-METHODE.
3.3.2
BEURTEILUNG DER METHODEN.
3.3.3 MEN
1
-MODELLIERUNG NACH DER
HOMOLOGY-MODELLING-METHODE
3.3.3.
1 DURCHFUEHRUNG.
3.3.3.2
ERGEBNISSE.
3.3.4
MODELLABSICHERUNG.
3.3.4.
1 ALIGNMENTKONTROLLE.
3
.
3
.
4.2 HAUPTKETTENKONTROLLE.
3.3.4.3 SEITENKETTENKONTROLLE.
3.3.4.4 KONTROLLE DER PROTEINFALTUNG.
3.3.4.5 MODELLVERFEINERUNG.
. 42
. 43
. 43
.43
.44
.45
,.46
.46
. 53
. 59
. 60
. 60
. 67
, 69
73
3.4 UNTERSUCHUNGEN DES MOLEKULAREN ELEKTROSTATISCHEN POTENTIALS (MEP).
76
3
.4.1 POISSON-BOITZMANN-METHODE. 76
3.4.2 DURCHFUEHRUNG MIT HILFE DER
FINITE-DIFFERENCE-METHODE.
78
3.4.3 ELEKTROSTATISCHE UNTERSUCHUNGEN ZUR SUBSTRATSPEZIFITAET AM
MEN1-MODELL. G1
3-4.3
.1
EXPERIMENTELLE MUTATIONSSTUDIEN. 81
3.4.3.2 COMPUTERGENERIERTE MUTATIONSSTUDIEN.
85
3.4.3.3 ERGEBNISSE.
3.5 LIGANDEN.
3.5.1 AUSWAHL DER LIGANDEN.
3.5.2 DURCHFUEHRUNG DER LIGANDEN-PARAMETRISIERUNG
3.5.3 ERGEBNISSE DER LIGANDEN-PARAMETRISIERUNG.
3.6 ENZYM-LIGANDEN-KOMPLEXE.
98
3.6.1 METHODEN.GG
3.6.1.1 MANUELLER AUFBAU VON ENZYM-LIGANDEN-KOMPLEXEN.99
3.6.1.2 AUFBAU DER ENZYM-LIGANDEN-KOMPLEXE MIT FLEXX.100
3.6.1.3 DYNAMIKSIMULATIONDER KOMPLEXE IM MODIFIZIERTEN CVFF.103
3.6.1.4 BERECHNUNG DER WECHSELWIRKUNGSENERGIEN.103
3.6.2 DURCHFUEHRUNG.104
3.6.2.1 MANUELLER AUFBAU DER KOMPLEXE.104
3.6.2.2 AUFBAU DER KOMPLEXE MIT FLEXX.105
3.6.2.3 DYNAMIKSIMULATIONEN. 106
3.6.2.4 BESTIMMUNG DER MOLEKULAREN ELEKTROSTATISCHEN POTENTIALE.106
3.6.3 ERGEBNISSE.107
3.6.3.1 FLEXX-BERECHNUNGEN. 107
3.6.3.2 FLUKTUATION DER KOMPLEXE.109
3.6.3.3 WECHSELWIRKUNGSENERGIEN.
111
3.6.3.4 H-BRUECKENBINDUNGS-MUSTER.
113
3.6.3.5 MOLEKULARES ELEKTROSTATISCHES POTENTIAL.121
4 DISKUSSION.127
4.1 PROTEINMODELL DER MEN1-BREITSPEKTRUM-SS-LACTAMASE.127
4.2 KOMPLEX-MODELLIERUNG.
131
4.3 WICHTIGE AMINOSAEUREN FUER DIE SUBSTRATSPEZIFITAET DER
MEN1-BREITSPEKTRUM-SS-LACTAMASE.134
4.3.1 FUNKTION DER EINZELNEN AMINOSAEUREN.134
4.3.2 BEDEUTUNG DER H-BRUECKENBINDUNGEN FUER DIE CEFOTAXIMAKTIVITAET
DES MEN1.138
4.4 ELEKTROSTATISCHE BEDEUTUNG DER OXIMGRUPPE IM CEFOTAXIM.139
4.5 BEDEUTUNG DER ELEKTROSTATISCHEN DIFFERENZPOTENTIALE DER
MEN1- UND TEM1-MUTANTEN.141
4.6 VORSTELLUNGEN ZUM KATALYTISCHEN MECHANISMUS DER MEN1-SS-LACTAMASE .
142
5 ZUSAMMENFASSUNG. 144
6 LITERATURVERZEICHNIS.146 |
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