Proteinkristallographie
Die Aufklärung der dreidimensionalen Struktur eines Proteins in der biologisch aktiven Form trägt maßgeblich zur Untersuchung des Reaktionsmechanismus bei. Weiterhin erhält man aus der Kristallstruktur Informationen über die Kofaktoren und die Geometrie im aktiven Zentrum. Die Ermittlung der Struktur erfolgt mittels Röntgenbeugung am Synchrotron. Hierfür müssen zunächst Einkristalle aus möglichst reinen, homogenen Proteinproben gewonnen werden. In unserer Arbeitsgruppe werden alle Schritte von den ersten Kristallisationsversuchen über Datenmessung am Teilchenbeschleuniger und Prozessieren der Daten bis hin zur Erstellung des Modells durchgeführt.

Charakterisierung der Kofaktoren
Über die Strukturbestimmung hinaus interessieren wir uns auch für die Charakterisierung von metallhaltigen Kofaktoren in Proteinen. Hierbei muss man bei der Arbeit mit Eisen-Schwefel-Proteinen unter Ausschluss von Sauerstoff arbeiten, da der Fe-S-Cluster durch Luftsauerstoff oxidiert wird und sich dabei zersetzt. Für diese Proteine benötigt man eine anaerobe Atmosphäre in einer Glovebox, um den Kofaktor vor dem Luftsauerstoff zu schützen. Eisen-Schwefel-Cluster und andere metallhaltige Kofaktoren weisen Signale im sichtbaren Bereich des UV/VIS Spektrums auf. Deshalb eignet sich Elektronenabsorptionsspektroskopie zur Identifizierung und Charakterisierung dieser Proteine. Der Metallgehalt der Proteine kann durch Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma bestimmt werden und gibt auch Hinweise auf die Anzahl an gebundenen Metalle.

Molekularbiologische und biochemische Arbeitsmethoden
Unser Spektrum an Arbeitsmethoden reicht vom Gen zur Struktur und Funktion. Molekularbiologische Methoden werden für die Klonierung verschiedener Expressionskonstrukte oder zur Einführung von Mutationen in das gewünschte Gen verwendet. Die Generierung verschiedener Varianten von Proteinen mit verschiedener Länge kann für den Erfolg der Kristallisation entscheidend sein. Der gezielte Austausch einer oder mehrerer Aminosäuren ist für die Aufklärung von Reaktionsmechanismen sehr wertvoll. Anschließend werden die Bedingungen für Genexpression und Proteinreinigung optimiert, um die Ausbeute an funktionellem Protein zu maximieren. Eine sehr hohe Reinheit und Homogenität von Proteinproben sind Voraussetzung für analytische und kristallographische Experimente. Deshalb werden verschiedene Arten von Chromatographie-Techniken für die Abtrennung von Verunreinigungen eingesetzt.