 Ma, Qingjun: Crystal Structure of Wind, a PDI-Related Protein Required for Drosophila melanogaster Dorsal-Ventral DevelopmentKristallstruktur von Wind, ein PDI-verwandtes Protein, das für die dorsoventrale Entwicklung von Drosophila melanogaster erforderlich ist Dissertation (PDF (.pdf), 8,854 KB) Schlüsselwörter
Sachgruppe der DNB Dissertation zur Erlangung des Doktortitels, angenommen von: Georg-August-Universität Göttingen, Mathematisch-naturwissenschaftliche Fakultäten, 2003-07-02 Abstract (ENG) Wind is a key factor to trigger dorsal-ventral patterning in the Drosophila embryo development. Genetic experiments indicate that Wind is required for targeting the dorsal-ventral patterning protein, Pipe, from the ER to the Golgi. So far the mechanism is unknown at the molecular level. Here, we have determined the three-dimensional structure of Wind with X-ray crystallography to 1.9 Å resolution. This crystal structure and the site directed mutagenesis studies based on it greatly promote our insight into the relationship of the structure and function of Wind. Wind is a PDI-related ER resident protein consisting of two distinct domains: an N-terminal thioredoxin-like b-domain and a C-terminal helical D-domain, connected by a short linker. Due to the flexibility of the linker, the orientation of the two domains could vary, which might be important for substrate capture. Wind exists as a homodimer both in the crystal and in solution. The dimer is formed by a head-to-tail arrangement of the b-domains without the participation of the D-domains. The dimerization yields a deep dimer cleft, which is large enough to hold a small peptide. This dimer cleft is negatively charged, with a considerable hydrophobic band spanning the top. And the surface residues in the bank areas of this cleft are rather conserved in PDI-Dβ family. Although the b-domain is essential, in which a substrate binding site is proposed near the dimer cleft, the D-domain is also required for the function of Wind. Abstract (GER) Das Wind-Protein ist ein Schlüsselfaktor/ wichtiger Faktor in der Dorsoventral-Entwicklung während der Embryogenese in Drosophila. Es wurde gezeigt, dass Wind essentiell ist für die Translokation des Proteins Pipe. Der Mechanismus bleibt aber weiterhin unklar. In dieser Arbeit zeigen wir die 3D Struktur von Wind durch Kristallographie bei einer Auflösung von 1,9 Ả. Durch die Auflösung der Struktur und darauf basierende site-directed-Mutagenese-Studien können wir unseren Einblick bezüglich Struktur und Funktion von Wind vertiefen. Wind wird der PDI-verwandten ER-Proteine zugeordnet und setzt sich aus 2 unterschiedlichen Domänen zusammen: einer N-terminalen Thioredoxin-ähnlichen b-Domäne und einer C-terminalen helikalen D-Domäne zusammen. Beide sind über eine Linker-Sequenz miteinander verbunden. Aufgrund der Linker-Flexibilität kann die Orientierung der 2 Domänen variieren. Dieses könnte für die Substrat-Bindung wichtig sein. Wind liegt als Homodimer vor, sowohl in 3D-Struktur als auch in Lösung. Dieses Dimer wird durch eine „Kopf-Schwanz“-Anordnung der b-Domänen bebildet, ohne jegliche Beteiligung der D-Domänen. Bei der Dimerisierung bildet sich eine tiefe Spalte, welche gross genug ist, um kleine peptide zu binden/ festzuhalten. Diese Spalte ist negativ geladen und weist beträchtliche Hydrophobizität auf der Oberfläche auf. Die Aminosäurereste an der Oberfläche in der Nähe der Spalte sind in der PDI-Dß-Familie konserviert. Obwohl die b-Domäne mit einer möglichen Substrat-Bindestelle nah des Dimerspalts essentiell ist, spielt aber auch die D-Domäne für die Funktion des Proteins Wind eine wichtige Rolle.
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