Datenbankgestützte Methoden zur Analyse von Funktions-, Expressions- und Aufreinigungseigenschaften von Proteinen

Abstract

Die Anzahl an Sequenz- und Strukturinformationen zu Proteinen und Genomen ist gegenwärtig bereits immens umfangreich und wächst stetig an. Die Vielzahl an Sequenz- und Strukturinformationen birgt ein enormes Potenzial, um mittels systematischer Analysen Modelle und Vorhersagen für das Verhalten von Proteinen und gegebenenfalls ganzer Proteinfamilien zu erstellen. Das Ziel der in dieser Arbeit durchgeführten systematischen Analysen war die Erstellung von familienspezifischen und allgemeinen Regeln für die Vorhersage von Expressions- und Aufreinigungsparametern von Proteinen. Hierfür wurde zum einen der Einfluss von seltenen Codons auf die Expression von Proteinen untersucht. Zum anderen wurden Modelle erstellt um die Vorhersage des Aufreinigungsverhaltens von Proteinen mittels Ionenaustausch-chromatographie zu beschreiben. Die Proteinfamiliendatenbank der Familie der a/b Hydrolasen war Teil dieser Analysen und wurde darüber hinaus umfangreich erweitert. Die Klassifizierung und Integration einer neuen Proteinfamilie in diese Datenbank wurde durch systematische Struktur- und Sequenzvergleiche ermöglicht. Zudem wurde für die Familie der Thiamindiphosphat (ThDP)-abhängigen Enzyme eine umfassende Proteinfamiliendatenbank etabliert mit dem Ziel, systematische Analysen dieser diversen Proteinfamilie zu ermöglichen.

The amount of information on protein sequences and structures is considerable and is steadily increasing. The multitude of available protein sequences and structures holds an enormous potential for systematic analyses in order to model or predict the behaviour of single proteins and protein families. The aim of the systematic analyses performed in this work was the development of family specific and general rules for the prediction of parameters for protein expression and purification. One topic was the influence of synonymous codons on the expression of proteins. Furthermore, a model for the prediction and identification of parameters for protein purification via ion exchange chromatography was devised. The protein family database of a/b hydrolases, which was part of these analyses, was also updated and its content considerably increased. The integration and classification of a new protein family to this database was realized by systematic sequence and structure comparisons. A new protein family database was established for the family of Thiamine diphosphate (ThDP)-dependent enzymes, making a systematic analysis and evaluation of this diverse protein family possible.