Mechanische Verstärkung von Coiled Coils mit Lactam und Histidin‐Metall‐Klammern

• Published in: Angewandte Chemie Vol. 133; no. 1; pp. 234 - 239
• Main Authors: López‐García, Patricia, Araujo, Aline D., Bergues‐Pupo, Ana E., Tunn, Isabell, Fairlie, David P., Blank, Kerstin G.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 04.01.2021
• Subjects: Coiled Coil; Einzelmolekülkraftspektroskopie; Histidin-Metall-Koordination; Lactam; Peptidklammer
• ISSN: 0044-8249; 1521-3757
• DOI: 10.1002/ange.202006971

Coiled Coils (CCs) sind vielversprechende Proteinbausteine für biomimetische Materialien, die aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften vermehrt genutzt werden. In dieser Arbeit wurden Helix‐induzierende makrozyklische Klammern in ein CC‐Heterodimer eingefügt, um die thermodynamische und mechanische Stabilität dieses CCs zu erhöhen. Die thermodynamische Stabilisierung des CCs wird durch die Anzahl der Klammern bestimmt, während die mechanische Stabilisierung gegen Helixentfaltung primär von der Position der Klammer abhängt. Wird an einem Kraftangriffspunkt eine kovalente Lactam‐Klammer eingefügt, erhöht dies die Energiebarriere der Entfaltung und führt zu einer verringerten Deformierbarkeit der Helix. Eine reversible His‐Ni2+‐His Koordinationsklammer hingegen erhöht zwar die Energiebarriere, bricht jedoch bei hoher mechanischer Belastung und erlaubt so die Entfaltung der Helix vom Kraftangriffspunkt aus. Dies verdeutlicht, dass sowohl die Art der Klammer als auch ihre Position und Anzahl wichtige Schlüsselfaktoren für die Entwicklung von mechanisch stabilen CC‐Bausteinen für biomimetische Materialen darstellen. Bitte klammern! Terminale Helixwindungen eines heterodimeren Coiled Coils wurden mittels einer kovalenten Lactambrücke oder einer reversiblen Metallkoordinationsbindung geklammert. Die Klammern erhöhen den Widerstand gegen die Entfaltung der Helices und erhöhen die Stabilität des Coiled Coils gegenüber thermischer Denaturierung und extern wirkenden Kräften.