@phdthesis{Kunstmann2017,
  author    = {Kunstmann, Ruth Sonja},
  title     = {Design of a high-affinity carbohydrate binding protein},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-403458},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XI, 169},
  year      = {2017},
  abstract  = {Kohlenhydrat-Protein Interaktionen sind in der Natur weitverbreitet. Sie stellen die Grundlage f{\"u}r viele biologische Prozesse dar, wie zum Beispiel Immunantworten, Wundheilung und Infektionsprozesse von pathogenen Viren oder Bakterien mit einem Wirt wie dem Menschen. Neben der Infektion von Menschen k{\"o}nnen aber auch Bakterien selbst durch so genannte Bakteriophagen infiziert werden, welche f{\"u}r den Menschen ungef{\"a}hrlich sind. Diese Infektion involviert die spezifische Erkennung der pathogenen Bakterien, die Vermehrung der Bakteriophagen und schließlich die Abt{\"o}tung der Bakterien. Dabei k{\"o}nnen die Mechanismen der spezifischen Erkennung genutzt werden, pathogene Bakterien auf Lebensmitteln zu detektieren oder die Diagnose von Infektionen zu vereinfachen. Die spezifische Erkennung von Enteritis-erzeugenden Bakterien wie Escherichia coli, Salmonella spp. oder Shigella flexneri durch Bakteriophagen der Familie der Podoviridae erfolgt {\"u}ber die Bindung eines sogenannten tailspike proteins des Bakteriophagen an das aus Kohlenhydraten-bestehende O-Antigen des Lipopolysaccharids von Gram-negativen Bakterien. Das tailspike protein spaltet das O-Antigen um den Bakteriophage an die Oberfl{\"a}che des Bakteriums zu f{\"u}hren, damit eine Infektion stattfinden kann. Die Affinit{\"a}t des tailspike proteins zum O-Antigen ist dabei sehr niedrig, um nach Spaltung des O-Antigens das Spaltungsprodukt zu l{\"o}sen und wiederum neues Substrat zu binden. In dieser Arbeit wurde ein tailspike protein des Bakteriophagen Sf6 verwendet (Sf6 TSP), das spezifisch an das O-Antigen von Shigella flexneri Y bindet. Eine inaktive Variante des Sf6 TSP wurde verwendet um einen hoch-affin bindenden Sensor f{\"u}r pathogene Shigella zu entwickeln. Der Shigella-Sensor wurde durch Kopplung von unterschiedlichen Proteinmutanten mit einem fluoreszierendem Molek{\"u}l erhalten. Dabei zeigte eine dieser Mutanten bei Bindung von Shigella O-Antigen ein Fluoreszenz-Signal im Bereich des sichtbaren Lichts. Molekulardynamische Simulationen wurde anhand der erzeugten Proteinmutanten als Methode zum rationalen Design von hoch-affin Kohlenhydrat-bindenden Proteinen getestet und die resultierenden Affinit{\"a}tsvorhersagen wurden {\"u}ber Oberfl{\"a}chenplasmonresonanz-Experimente {\"u}berpr{\"u}ft. Aus weiteren experimentellen und simulierten Daten konnten schließlich Schlussfolgerungen {\"u}ber die Urspr{\"u}nge von Kohlenhydrat-Protein Interaktionen gezogen werden, die eine Einsicht {\"u}ber den Einfluss von Wasser in diesem Bindungsprozess lieferten.},
  language  = {en}
}