Lokale und globale Dynamik im ungeordneten Synuklein‐Protein

Intrinsisch ungeordnete Proteine (IDPs) besitzen ein breites Spektrum an Bewegungen, die mit einer einzelnen experimentellen Methode schwierig zu charakterisieren sind. Hier kombinieren wir Hochfeld‐ und Niederfeld‐Kernspinrelaxation, Nanosekunden‐Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (nsFCS) und Molekulardynamiksimulationen um detaillierten Einblick in die konformationelle Beweglichkeit alpha‐Synukleins, eines paradigmatischen IDPs mit einer bedeutenden Rolle in der Parkinson‐Erkrankung, zu gewinnen. Die kombinierte Analyse zeigt, dass Bewegungen schneller als 2 ns, die durch lokale Diederwinkelschwankungen und struktureller Änderungen innerhalb und zwischen Ramachandran‐Unterzuständen hervorgerufen werden, den größten Teil des Orientierungsgedächtnis der N‐H‐Vektoren des Proteinrückgrats dekorellieren. Darüber hinaus finden wir aber langsamere Bewegungen einzelner Segmente der alpha‐Synuklein‐Kette mit Korrelationszeiten bis zu ≈13 ns, insbesondere in der C‐terminalen Domäne, während globale Umordnungen der alpha‐Synuklein‐Kette auf einer Zeitskala von ≈60 ns stattfinden. Unsere Studie belegt, dass die Kombination von Hochfeld‐ und Niederfeld‐Kernspinrelaxation, nsFCS und Molekulardynamiksimulationen ein wirkungsvoller Ansatz ist um die Beweglichkeit von IDPs auf verschiedenen Zeit‐ und Längenskalen zu bestimmen.