FWF - Mechanismus der Choris - Mechanismus der Chorismatsynthase

  • Rauch-Diamantis, Gernot, (Teilnehmer (Co-Investigator))
  • Lehsl, Annemarie, (Teilnehmer (Co-Investigator))
  • Kayer, Heidemarie, (Teilnehmer (Co-Investigator))
  • Macheroux, Peter (Projektleiter (Principal Investigator))

Projekt: Foschungsprojekt

Projektdetails

Beschreibung

Der Shikimatweg besitzt eine herausragende Bedeutung für die Biosynthese von aromatischen Verbindungen in
Bakterien, Pilzen und Pflanzen. Da dieser Stoffwechselweg in höheren Tieren vollständig fehlt, stellen die Enzyme
des Shikimatweges interessante Wirkstoffziele für die Entwicklung von Antibiotika, Fungiziden und Herbiziden
dar. Beispielhaft sei an dieser Stelle das Breitbandherbizid Glyphosat erwähnt, welches die 5-Enolpyruvylshikimat-
3-phosphat Synthase sehr effektiv hemmt. Das nachfolgende Enzym, die Chorismatsynthase, katalysiert eine anti-
1.4-Eliminierungsreaktion. Dieses Enzym ist abhängig von der Anwesenheit eines reduziertes Kofaktors, dem
Flavinmononukleotid (auch als Vitamin B2 bekannt). Kürzlich konnte durch die Aufklärung der räumlichen
Struktur des Proteins gezeigt werden, dass das Substrat in enger Nachbarschaft zum Kofaktor gebunden wird und
diesem daher eine besondere Rolle bei der Katalyse zugeschrieben werden kann. Die Verfügbarkeit einer
hochauflösenden Röntgenstruktur erlaubt es nun den Mechanismus der Enzymkatalyse eingehender zu untersuchen.
Dazu werden die Aminosäurereste im Aktivzentrum des Enzyms mittels Mutagenese gezielt ausgetauscht und die
mutierten Proteine mit Hilfe kinetischer und spektroskopischer Methoden charakterisiert. Dieser Ansatz wird zu
einem detaillierten Verständis der Funktion der Aminosäuren im Aktivzentrum führen und uns ein tieferes
Verständnis der Enzymkatalyse ermöglichen. Ein zweiter Schwerpunkt unseres Forschungsvorhabens betrifft die
Herkunft des reduzierten Kofaktors. Im Falle der sogenannten "monofunktionalen" Chorismatsynthasen wird
angenommen das spezialisierte NADPH-abhängige Oxidoreduktasen das reduzierte FMN bereitstellen und dieses
dann an die Chorismatsynthase weitergeben. Dieser Prozess findet voraussichtlich in einem Proteinkomplex statt,
den wir aus dem Modellorganismus Bacillus subtilis aufreinigen wollen, mit dem Ziel die beteiligt Oxidoreduktase
zu identifizieren. "Bifunktionale" Chorismatsynthasen, die bisher nur in Pilzspezies wie der Bäckerhefe gefunden
werden konnten, besitzen dagegen die Fähigkeit NADPH direkt für die Reduktion des FMN-Kofaktors zu
verwenden (das Enzym besitzt also "zwei" separate Aktivitäten). Mit Hilfe der dreidimensionalen Struktur der
Chorismatsynthase wollen wir untersuchen welche strukturellen Parameter für diese zusätzliche Aktivität der
bifunktionalen Chorismatsynthasen verantwortlich sind.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/09/0431/08/07

Publikationen

NADPH utilization of chorismate synthase and its evolutionary implications for the shikimate pathway

Ehammer, H., Rauch, G., Prem, A., Kappes, B. & Macheroux, P., 2007.

Publikation: KonferenzbeitragPoster

NADPH utilization of chorismate synthase and its implications for the evolution of the shikimate pathway

Ehammer, H., Rauch, G., Prem, A., Kappes, B. & Macheroux, P., 2007.

Publikation: KonferenzbeitragPoster