NMR spectroscopy
Multidimensional NMR spectroscopy in solution
Multidimensional NMR spectroscopy in solution is the only method of achieving detailed information about the structure and conformational motility of biopolymers in solution under approximate physiological conditions with atomic resolution. A further advantage of NMR is the efficient characterization of interactive protein surfaces and the indentification of structures of protein complexes and of bonding regions of potential ligands (drug design). With biomolecular functions being closely related to their topology, dynamic change and the interaction between biomolecules, NMR-spectroscopy can provide the answers to many biological and medical questions on an atomic scale.

Contact:
Prof. Dr. Dr. Hans Robert Kalbitzer
PD Dr. Werner Kremer
Dr. Frank H. Schumann

Team:
Rainer Hartl
Dr. Christina Schreier
Dr. Michael Spörner

 

 

 

Equipment:

  • 800 MHz Bruker Avance with TCI- Cryo probe head
  • Access to (ca. 20 % of testing time) on 900 MHz-Spectrometer at ther TU München
  • 600 MHz Bruker Avance with TXI- Cryo probe head
  • 500 MHz Bruker Avance with several ambient temperature probe heads
    (including QXI, TXI, selektive phosphor- proton head)

High pressure NMR spectroscopy
The application of high pressure (up to 400 MPa) provides very important additional information about the conformational balance of proteins, especially in the characterization of folding, dynamics and structure of folding intermediates. In combination with NMR spectroscopy high pressure can determine the stability of proteins in atomic resolution without the use of chemical additives. High pressure NMR spectroscopy allows information about local dynamics and mechanical properties of proteins and is very well suited for stabilizing folding intermediates. In addition, at pressures of up to 200MPa water remains in a liquid state up to –18°C and thus allows observation of cold denaturation of proteins. Due to the high sensitivity of modern highfield NMR spectrometers the high pressure NMR spectroscopy of proteins has revealed an abundance of new results that have helped substantially in understanding structures and dynamics of proteins.


Contact:
Prof. Dr. Dr. Hans Robert Kalbitzer
PD Dr. Werner Kremer

Team:
Rainer Hartl
Dr. Claudia E. Munte
Marisa Barbosa de Aguiar

 

 

Protein-Phasendiagramm: D G als
Funktion der Temperatur T und des Drucks p


NMR metabonomics
NMR metabonomics is the analysis of metabolic processes in bodily fluids using NMR spectroscopy.
The application of NMR spectroscopy to bodily fluids has revealed a considerable amount of information about endogenous metabolic processes in organisms.

Contact:
Prof. Dr. Dr. Hans Robert Kalbitzer
PD Dr. Werner Kremer

Team:
Dr. F. Huber

Spin-off:
LipoFIT Analytics GmbH
www.lipofit.de



NMR supported development of active pharmaceutical ingredients
In line with the NMR supported development of agents it is our goal to appropriately modulate catalytic activity and bonding properties of medically relevant proteins by small molecules in the desired fashion. Using NMR screening molecules that bond to respective proteins are identified as potential lead substances. By means of biochemical examination the effect of these molecules on the physiological properties of the respective protein are determined. The NMR spectroscopic characterization of interaction sites and structure based molecular modeling allow us to substantially raise the affinity and specificity of these lead substances.

Contact:
Prof. Dr. Dr. Hans Robert Kalbitzer
Dr. Michael Spörner

Team:
Ina Rosnizeck
Sandra Kreitner
Maren Schmidt
Kerstin Reiß
Tanja Meierhofer
Kathrin Stroka

Abb. Inhibierung der Protein-Protein
Interaktion durch kleine Moleküle


Strukturelle Neurobiologie (Translation in Progress)
Spannungsabhängige K + -Kanäle (K V -Kanäle) enthalten ein charakteristisches Poren-formendes Motiv, das aus zwei membranspannenden ( Transmembran ) Helices und einer Porenschleife besteht, die gemeinsam die Eintrittsstelle für den selektiven Eintritt der K + -Ionen darstellen. Vier dieser Untereinheiten assemblieren zu einem symmetrischen Tetramer , der den zentralen Ionenpermeationsweg des Kanals bildet. Zusätzlich zur Porenstruktur, die den Durchgang von K + -Ionen durch die Zellmembran erlaubt, scheint die hohe Diversifizität der Regulation- bzw Gating-Mechanismen dieser Kanäle in der Vielzahl der zusätzlichen Domänen begründet zu sein. Obwohl der Spannungssensor dieser Kanäle in die Membran integriert ist, sind viele der für die Aktivierungscharakteristik beitragenden regulatorischen Domänen im Zytosol lokalisiert. Sie sind entweder an die N- oder C-Termini der Pore angehängt oder auch separat in der Zelle hergestellt (siehe z.B. beta-Domäne Kv1.4). Einige dieser Domänen modulieren die Anordnung verschiedener Kanaluntereinheiten, während andere Sensoren für intrazelluläre Stimuli darstellen. Die zytoplasmatischen Domänen bestimmen wesentlich die elektrophysiologischen Charakteristika der verschiedenen K + -Kanäle , Defekte in diesen Domänen sind die Ursache vieler pathologischer Effekte.

Ziel :
Aufklärung der Struktur-Funktionsbeziehungen in Ionenkanälen

Förderung:
SFB 699 „Strukturelle, physiologische und molekulare Grundlagen der Nierenfunktion“, Teilprojekt A9 mit dem Titel „NMR-Struktur, Dynamik und Funktion von Ionenkanälen der Niere“ für die Charakterisierung von Nieren-spezifischen Kationenkanälen . ( http://www-sfb699.uni-regensburg.de/ )

Methoden:
NMR-Spektroskopie, Expression von rekombinantem Protein in Escherichia coli ( 2 H-, 15 N-, 13 C markiert, spezifische Einbringung protonierter Methylgruppen in den Ile(delta1), Leu und Val Aminosäuren ), Aufreinigung und Rückfaltung der gereinigten Proteine (Pufferscreeining).


Contact:
Prof. Dr. Dr. Hans Robert Kalbitzer
PD Dr. Werner Kremer
Dr. Frank H. Schumann

Team:
Dr. Christina Schreier
Dörte Rochelt


Kompositstrukturmodell eines spannungsgesteuerten Kaliumkanals ( Kv ).
Die Einzelteile sind aufgebaut aus den Einzelstrukturen von KcsA
aus Streptomyces lividans (Doyle et al., 1998), der Tetramerisierungsdomäne
T1 des Shakerkanals Kv1.1 aus Aplysia california ( Kreusch et al., 1998)
und der Inaktivierungsdomäne aus Raw3 ( Antz et al., 1997).
(entnommen aus Choe et al., 1999)

 


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Es tut sich was!

30th Trinational Discussion Meeting
Magnetic Resonance in Biology and Chemistry

GDCH Magnetic Resonance Division
Place: Universität Regensburg, Germany
Date: September 22-25, 2008

Freie Stellen für wache Köpfe

Diploma and Phd Theses in Physics, Biology, Chemistry and Bio-Chemistry are always available in our faculty. If you are interested please contact Prof. Kalbitzer and/or team or Secretary,
Tel: 0941 - 943 2595