Biochemische und biophysikalische Charakterisierung von \(\alpha\)-Untereinheiten heterotrimerer G-Proteine sowie deren Interaktionen mit dem \(\beta\)\(_{2}\)-adrenergen Rezeptor und RGS-Proteinen

In dieser Arbeit wird die Optimierung der Expressionsraten des \(\beta\)\(_{2}\)AR in \(\textit {E. coli}\) und die Charakterisierung von den \(\alpha\)-Untereinheiten der heterotrimeren G-Proteine G\(_{s}\) und G\(_{i}\) (inkl. einiger Mutanten) sowie der RGS-Proteine RGS-PX1 und RGS4 beschrieben. Weiterhin werden Interaktionsstudien zwischen den G\(\alpha\)-UE und ihren Effektoren (\(\beta\)\(_{2}\)AR als GEF, RGS als GAP) vorgestellt. Die Untersuchung der GTP-Hydrolysereaktion der G\(\alpha\)-UE erfolgte unter \(\textit {multi-turnover}\)-Bedingungen mittels HPLC-Messungen, die der Nukleotidaustauschraten mittels Tryptophan-Fluoreszenzspektroskopie. Die intrinsische und GAP-katalysierte Hydrolysereaktion von G\(\alpha\) unter \(\textit {single-turnover}\)-Bedingungen wurde mittels FTIR-Spektroskopie erstmalig zeitaufgelöst verfolgt. Es konnte gezeigt werden, dass bei G\(\alpha\)-Proteinen der Bindungsbruch den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt der GTP-Hydrolyse darstellt. In den FTIR-Messungen von G\(\alpha\)\(_{i}\) mit \(\it caged\)-GTP konnte eine Protonierungsänderung einer Carboxylgruppe identifiziert und aufgeklärt werden