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Röntgenstrukturanalyse von LytB aus Aquifex aeolicus und Plasmodium falciparum

Rekittke, Ingo - Justus-Liebig-Universität Gießen (2011)


Der MEP-Weg stellt auf Grund seiner besonderen Eigenschaften ein interessantes Ziel für die de novo Entwicklung antimikrobialer und herbizider Wirkstoffe dar. Mit Ausnahme der letzten beiden Enzyme GcpE und LytB ist der MEP-Weg schon strukturell geklärt. Um diese Lücke zu schliessen, wurden in dieser Arbeit Kristallisationsexperimente mit Aquifex aeolicus und Plasmodium falciparum LytB und Thermus thermophilus GcpE durchgeführt.

Durch die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Experimente konnten die Strukturen von Aquifex aeolicus und Plasmodium falciparum LytB per Röntgenstrukturanalyse geklärt werden. Es konnte gezeigt werden, dass LytB eine bisher unbekannte Proteinfaltung besitzt: Drei alpha/beta-Domänen, welche um ein zentrales Eisen-Schwefel-Cluster im aktiven Zentrum kleeblattähnlich angeordnet sind. Außerdem konnte in Plasmodium falciparum LytB ein zusätzliches kurzes C-terminales Segment bestimmt werden. Diese strukturellen Beobachtungen werden von der später gelösten Struktur von Escherichia coli LytB durch Gräwert et al. bestätigt. Das zentrale Eisen-Schwefel-Cluster wurde in allen Kristallstrukturen als [3Fe-4S] bestimmt; experimentelle Beobachtungen und mechanistische Überlegungen lassen aber ein [4Fe-4S]-Cluster im aktiven Zentrum als wahrscheinlicher erscheinen. Ausgehend davon wurde HMBPP in die Aquifex aeolicus LytB-Struktur modelliert, welches einen ersten Einblick in die Substratbindung und den Reaktionsmechanismus von LytB gewährt. Zusätzlich konnte durch in silico Protein/Protein-Bindungsexperimente eine Vorstellung über den Elektronendonor-Mechanismus in Plasmodium falciparum entwickelt werden.

Die Strukturaufklärung von Thermus thermophilus GcpE konnte experimentell bis zu einer erfolgreichen Bestimmung der Raumgruppe und Phasen gebracht werden. Die Basis für eine baldige Strukturbestimmung dieses Enzyms ist daher gegeben.


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