Die Kristallisation von Proteinen wird seit Jahrzehnten zur Strukturaufklärung eingesetzt. Neu hingegen ist die technische Proteinkristallisation zur Reinigung oder Endformulierung im industriellen Maßstab als Alternative zur Chromatographie. Da die moleku­laren Mecha­nis­men der Proteinkristallisation bisher nur unvollständig beschrieben werden können, können Kristal­lisations­bedingungen nur aufwändig empirisch ermittelt werden. Trotz dieses hohen experimentellen Aufwands lassen sich jedoch viele technisch relevante Proteine häufig nicht kristallisieren.

In diesem Forschungsvorhaben soll untersucht werden, mit welchen Strategien eine technische Kristallisierbarkeit von Proteinen zielgerichtet durch ein modell­gestütztes protein engineering ermöglicht werden kann. Hierzu sollen zum einen, basierend auf Vorarbeiten mit einem verwandten Enzym, einzelne Aminosäuren an den vermuteten Kristallkontaktstellen ausgetauscht werden, um Wechselwirkungen gezielt in analoger Weise zu verstärken. Zum anderen sollen die hierbei gewonnenen Erkenntnisse zu verallgemeinerbaren Prinzipien bei der Proteinkristallisation bei zwei bisher nicht kristallisierbaren Proteinen angewendet und damit evaluiert werden.

Die bisher übliche empirische Vorgehens­weise zur Identifikation geeigneter Kristallisationsbedingungen von Proteinen soll so durch eine modell­gestützte Herangehensweise ergänzt werden. In interdisziplinärer Zusammenarbeit werden dabei Methoden aus der Molekularbiologie und Bioverfahrenstechnik (dieses Promotionsvorhaben) mit Methoden aus der theoretischen Biophysik (Promotionsvorhaben von Daniel Bischoff) kombiniert.