Einzelmolekülanalyse der Dynamik der SecA Translokase

Membranproteine in Bakterien sind an vielen lebensnotwendigen Prozessen beteiligt wie beispielsweise dem Stofftransport, der ATP-Synthese, der Aufrechterhaltung des Membranpotentials oder der Atmungskette. Der Membraneinbau, die Faltung und Oligomerisierung von integralen Membranprotein-Komplexen wird von Translokasen und Insertasen gesteuert. Die essentielle Sec Translokase besteht aus dem integralen SecYEG-Komplex sowie der energieliefernden Komponente SecA. Die ATPase-Aktivität von SecA ist gekoppelt an die Translokation von Membranproteinen, wobei SecA ein hochdynamisches Motor-Molekül ist, welches sowohl in löslicher oder membranassoziierter Form vorliegen kann, aber im Verlauf des Insertionsprozesses seiner Substratproteine auch transient in die Membran eintauchen kann. Die molekulare Dynamik von SecA wird an rekonstitutierten Systemen mit gereinigter, in Liposomen rekonstitutierter SecYEG-Translokase und fluoreszenzmarkiertem SecA Protein sowie markierten Präkursorproteinen untersucht. Hierbei werden biochemische Methoden wie protease mapping und Epitop-Akzessibilität eingesetzt. Zentral ist die Technik der ABEL-Falle (anti-Brownian electrokinetic trap), bei der in Kooperation mit dem Projektpartner an der Universität Stuttgart  konfokale, zeitlich hochaufgelöste FRET-Messungen der Motoraktivität von SecA in Abhängigkeit von ATP, der Anwesenheit der rekonstiotutierten SecYEG-proteoliposomen und verschiedener Substratproteine durchgeführt werden.