Temperatur-, hydrostatische Druck- und Kosolvenseffekte auf Protein-Liganden-Systeme

Abstract

Protein-Ligand-Interaktionen sind von grundlegender Bedeutung für sämtliche biochemische Prozesse und unverzichtbar für alle Lebensformen. Die molekulare Erkennung, die durch Spezifität und Affinität charakterisiert ist, spielt eine entscheidende Rolle in biologischen Prozessen wie der Selbstreplikation, dem Stoffwechsel und der Informationsverarbeitung. Die Anwendung von Druck auf Proteine beeinflusst ihre freie Energie und die Konformationslandschaft, was zur Entstehung verschiedener Konformationszustände mit unterschiedlicher Reaktivität führen kann. Studien, die den Einfluss von Druck auf biologische Systeme untersuchen, sind besonders relevant, da Organismen in den tiefen Ozeanen extrem hohem hydrostatischem Druck ausgesetzt sind. Da die Tiefsee als Quelle für vielfältige Lebensformen gilt, ist das Verständnis der Auswirkungen von Druck auf biologische Systeme von entscheidender Bedeutung, um das Leben und seine physikalischen Grenzen zu erforschen. Allerdings bestehen noch erhebliche Wissenslücken hinsichtlich der Auswirkungen von Stressfaktoren auf biomolekulare Prozesse wie Protein-Ligand-Interaktionen. In dieser Dissertation liegt der Fokus auf der Untersuchung der Auswirkungen von Druck, Temperatur und Kosolventen auf Protein-Ligand-Systeme. Dabei werden Erkenntnisse über die thermodynamischen Eigenschaften von Ligandenbindungsreaktionen gewonnen und Aspekte wie Packungseigenschaften, Strukturschwankungen, Interaktionsmechanismen und Veränderungen in der Hydration dieser Prozesse beschrieben.