Kurzfassung
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Positionen der Proteine L1, S6 und S10 des E.coli
Ribosoms mit Hilfe der Kernspinkontrastvariation bestimmt. Bei dieser Methode, die auf der
"Vorkontrastierung" durch Isotopensubstitution aufbaut, wird die Streuung polarisierter
Neutronen an polarisierten Kernspins ausgenutzt. Der Kontrast einer protonierten Markierung
in einer deuterierten Matrix ist so dreimal höher als bei der reinen Isotopensubstitution.
Die Koordinaten die Proteins L1 sind bezüglich der großen 50S Untereinheit des E.coli
Ribosoms ermittelt worden. Hiermit wurden die Ergebnisse, die mit der Immunoelektronen-
mikroskopie erhalten worden sind, bestätigt. Die Position des Proteins L1 wird bei
Untersuchungen des Translationsvorganges der Proteinsynthese als Bezugspunkt dienen.
Mit der Lokalisierung der Proteine S6 und S10 im 70S Ribosom ist es erstmalig gelungen,
Proteine mit der Kernspinkontrastvariation vor dem Hintergrund des gesamten Ribosoms zu
vermessen. Dies ist von besonderer Bedeutung, da der Massenanteil dieser Proteine bezüglich
des Gesamtribosoms bei weniger als 1% liegt. Die aus der Neutronenstreuung erhaltenen
Positionen sind ein erster Schritt zur Bestimmung der relativen Orientierung der ribosomalen
Untereinheiten.
Diese Ergebnisse wurden mit einer Analyse der Daten erhalten, die sich auf die Kombination
von elektronenmikroskopischen und immunoelektronenmikroskopische Ribosomenmodellen
und den gemessenen Grundstreufunktionen stützt. Die Verbindung zwischen Modell und
Messung wird hergestellt, indem die berechnete Streuintensität für das Ribosomenmodell mit
einer Markierung an die Neutronenstreudaten über eine Ausgleichsrechnung angepaßt wird.
Die Berechnung der Streuintensitäten wird durch die Entwicklung der Streuamplituden nach
Kugelflächenfunktionen stark vereinfacht.
The positions of the proteins L1, S6 and S10 of the E.coli ribosome were determined by a method of polarized neutron scattering by polarized nuclear spins. This technique is known to introduce very large changes in the scattering density with the polarization of proton spins. The contrast of a protonated label in a deuterated material is enhanced by a factor of three with respect to mere isotopic substitution. The coordinates of the protein L1 with respect to the large 50S subunit of the E.coli ribosome from nuclear spin contrast variation confirm the results of immuno electron microscopy. The known position of L1 will be used as a reference for the study of translocational processes in the ribosome. Although the proteins S6 and S10 contribute less than 1% to the total mass of the 70S ribosome their in situ structure was successfully characterized for the first time by nuclear spin contrast variation. This is an important step towards the determination of the relative orientation of the ribosomal subunits. These results were achieved by analysis starting from a combination of the ribosome model as determined by electron microscopy with the basic scattering functions obtained from polarized neutron scattering. The structure of the label is chosen in such a way that the calculated scattering intensity of the ribosome with its label agrees with the neutron scattering data. The calculation is greatly facilitated by the use of multipole expansions of the scattering amplitudes.