Uni-Logo
You are here: Home Teaching Proteinkristallographie
Document Actions

Proteinkristallographie

Prof. Dr. Oliver Einsle

Die Bestimmung der Raumstruktur von Makromolekülen durch Röntgenbeugung ist die wichtigste und erfolgreichste Methode der modernen Strukturbiochemie. In dieser Veranstaltung werden die Grundlagen der Proteinkristallographie von der Erzeugung von Röntgenstrahlen bis hin zur Lösung des kristallographischen Phasenproblems behandelt. Vorkenntnisse der Kristallographie werden nicht vorausgesetzt, die Vorlesung setzt den Schwerpunkt jedoch auf der Strukturbestimmung großer Moleküle. 

Inhalt

 

  1. Strukturbiologie

Methoden der Strukturbiologie: Biomolekulare NMR-Spektroskopie; Elektronenmikroskopie, Cryo-EM, Elektronen-Tomographie, Bilderkennungsalgorithmen, Strukturmotive in Proteinen, Faltungstypen

  2. Röntgenstrahlen

Entdeckung, Wilhelm Conrad Röntgen, Erzeugung: Röntgenröhren, Drehanoden-Generatoren, Synchrotronstrahlung, Röntgenlaser; experimenteller Aufbau, Optiken und Monochromatoren, Detektoren

  3. Kristalle und Symmetrie

Kristallbildung: Phasendiagramm, Nukleations- und Wachstumsphasen, Löslichkeit, Hofmeister-Reihe; Kristallgitter, Elementarzelle, Orthogonalisierung, Kristallsysteme, Zentrierung, Bravais-Gitter, Niggli-Matrix, einfache/gekoppelte/kombinierte Symmetrieoperationen, Punktgruppen, Translationselemente, Raumgruppen, enantionmorphe Raumgruppen

  4. Beugung

Max von Laue, Röntgenbeugung, Fouriertransformationen, Reziprokes Gitter, Beugungsbild, Miller'sche Indizes, Interferenz, Laue-Gleichungen

  5. Der Reziproke Raum

Netzebenen, Bragg'sches Gesetz, Auflösung einer Kristallstruktur, reziproker Streuvektor, Ewald-Konstruktion, Laue-Gruppen, Friedel's Gesetz, systematische Auslöschungen 

  6. Strukturfaktoren

Wellenfunktionen im komplexen Zahlenraum, Intensität, Strukturfaktor, Amplituden und Phasen, Fourier-Reihen, Elektronendichtegleichung, Argand-Diagramm, Phasenproblem, Karle und Hauptmann

  7. Atomformfaktoren

Modellierung von Atomen, Formfaktoren, Polynomen-Näherung, isotrope und anisotrope Temperaturfaktoren, Problem der Unterdeterminiertheit, Phasenverschiebungen

  8. Pattersonfunktion

Elektronendichtegleichung vs. Patterson-Funktion, Symmetrie im Patterson-Raum, Molekularer Ersatz, Rotations- und Translationssuche, Sampling-Problem, Interpolationsfunktion, Pseudo-Ursprungspeaks 

  9. Substrukturanalysen

Isomorpher Ersatz, Kokristallisation/Soaking, Bestimmung von Schweratompositionen, Derivatisierung, Differenz-Pattersonanalyse, Harker-Schnitte, zentrische/azentrische Reflexe, Crick-Magdoff-Regel 

10. Anomale Streuung

Röntgenabsorption, Absorptionskanten, Photoelektrischer Effekt, Röntgenfluoreszenz, XAS / XANES / EXAFS, anomale Dispersion, Experimente: MIR / MAD / SAD, andere Derivatisierungsmethoden

11. Phasierung

Dreiecks-Beziehung, Harker-Konstruktion, Phasen-Wahrscheinlichkeits-Verteilung, lack-of-closure, Hendrickson-Lattmann-Koeffizienten, MAD-Phasierung, direkte Methoden, unitäre/normalisierte Strukturfaktoren, Triplett-Beziehung, Tangensformel 

12. Modellbau und Verfeinerung

Darstellung und Interpretation der Elektronendichtefunktion, Strukturmodelle, Dichtemodifikation, solvent flattening, Mittelung, model bias, Verfeinerung, Zielfunktion, restraints, R-Faktoren

 

Literature

The following is suggested reading on the topic. Relevant for any exam is the content of the lecture.

Bernhard Rupp (2009) Biomolecular Crystallography: Principles, Practice and Application to Structural Biology. Taylor & Francis Ltd. 

Albrecht Messerschmidt (2006) X-ray Crystallography of Biomacromolecules: A Practical Guide. Wiley & Sons.

Gale Rhodes (2006) Crystallography made Crystal Clear. Academic Press.

Jan Drenth (2006) Principles of Protein X-ray Crystallography. Springer.

Carl-Ivar Brändén & John Tooze (1999) Introduction to Protein Structure. Garland Publishing Inc. 

by webmaster biochemie last modified Apr 13, 2013 10:29 PM
« April 2020 »
April
MoTuWeThFrSaSu
12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930
Personal tools