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Gewählte Diplomarbeit / Masterarbeit:

Mathias Gotsmy (2020): Exploring the Structure and Dynamics of Proteins in Soil Organic Matter.
Diplomarbeit / Masterarbeit - Institut für Molekulare Modellierung und Simulation (MMS), BOKU-Universität für Bodenkultur, pp 114. UB BOKU obvsg FullText

Datenquelle: ZID Abstracts
Abstract:
Organische Bodensubstanzen (soil organic matter, SOM) sind ein wichtiger Bestandteil des Bodens. Organismen wie Pflanzen, Pilze und Bakterien, die im Boden leben, sekretieren Proteine in diesen. Allerdings sind die Stabilität und Interaktion von Proteinen in SOM auf atomistischer Ebene wenig erforscht. In dieser Arbeit wurden molekulardynamische Simulationen verwendet, um exemplarische Proteine in verschiedenen SOM Modellen zu untersuchen. Ich fand heraus, dass die Stabilität von Proteinen nicht leidet, wenn hydrophobe und hydrophile funktionelle Gruppen in demselben SOM Molekül verbunden sind. Allerdings können sich Proteine entfalten, wenn diese funktionellen Gruppen in unterschiedlichen SOM Molekülen separiert sind. Außerdem konnte ich zeigen, dass die Anordnung verschiedener funktioneller Gruppen von SOM rund um das Protein sehr ähnlich ist, auch wenn sich die Struktur von SOM Molekülen stark unterscheidet. Die Interaktionsenergien zwischen Proteinen und SOM resultieren in erster Linie aus elektrostatischen Anziehungskräften, welche oft in Form von Wasserstoffbrückenbindungen auftraten. Van der Waals Kräfte traten signifikant geringer auf. Mittels Berechnung von Gibbs-Energien von Mutationen von Aminosäuren in Wasser und SOM zeigte ich, dass die Interaktion von Proteinen und SOM ebenfalls stark von der Aminosäurensequenz abhängt. Mit diesen Resultaten wurde SOMscore, eine Methode Proteine nach ihrer Interaktionsenergie zu SOM zu bewerten, entwickelt. SOMscore wurde anschließend an einem Set von 1190 Proteinen angewandt und prognostizierte, dass der Großteil aller getesteten Proteine zur Absorption in SOM neigten. Allerdings wurden einige Enzyme, die häufig im Boden anzutreffen sind, auffällig abstoßend zu SOM bewertet. Dieser Umstand hat biologische Bedeutung, da es für die Aktivität von Enzymen wichtig ist, nicht in SOM absorbiert zu werden. Demzufolge scheint es einen evolutionären Vorteil für Bodenenzyme zu geben abstoßend zu SOM zu sein.

Beurteilende(r): Oostenbrink Chris
1.Mitwirkender: Escalona Balboa Yerko Ignacio

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