Struktur und Funktion von Metalloproteinen des anaeroben CO-Metabolismus


Kohlenmonoxid kann als Kohlenstoff- und Energiequelle durch zahlreiche aerobe Bakterien und anaerobe Bakterien und Archaea verwendet werden. In anaeroben Bakterien und Archaea sind drei Metalloproteine, ein Corrinoid-Eisen-Schwefel-Protein, die Ni,Fe-haltige Acetyl-CoA-Synthase und die ebenfalls Ni,Fe-haltige Kohlenmonoxid-Dehydrogenase (CODHasen) essentiell für beide Prozesse. Die Assemblierung der komplexen Metallzentren in den beiden Ni,Fe-haltigen Enzymen ist abhängig von ATPasen, die die Insertion von Ni in die gefalteten apo-Proteine unterstützen sollen.
Die geplanten Arbeiten haben die Aufklärung der Funktion und Assemblierung des aktiven Zentrums der Ni,Fe-haltigen CODHasen zum Ziel. Die Kristallstruktur einer CODH aus Carboxydothermus hydrogenoformans konnte bei real atomarer Auflösung (dmin < 1.2 Å) bestimmt werden. Für diese CODH wurde ein heterologes Expressionssystem etabliert, das die Isolierung homogener und hoch aktiver CODH Präparationen unter anoxischen Bedingungen erlaubt. Die rekombinante Herstellung des Enzyms erlaubt die Untersuchung der katalytischen Oxidation von Kohlenmonoxid am [Ni-4Fe-4/5S] Zentrum durch ortsgerichtete Mutagenese in Kombination mit hochauflösender Röntgenkristallographie. Die Rolle von ATPasen in der Metallinsertion in CODHasen soll durch biochemische und kristallographische Methoden untersucht werden. Heterologe Expressionssysteme für drei ATPasen wurden etabliert, die exprimierten Enzyme gereinigt und für eine ATPase sind bereits streuende Kristalle verfügbar.

Projektleitung
Dobbek, Holger Prof. Dr. rer. nat. (Details) (Strukturbiologie / Biochemie)

Mittelgeber
DFG: Sachbeihilfe

Laufzeit
Projektstart: 04/2010
Projektende: 12/2014

Publikationen
Structural basis of cyanide inhibition of Ni, Fe-containing carbon monoxide dehydrogenase (2009)
Jeoung, J and Dobbek, H
Journal of the American Chemical Society, 131(29):9922-9923.
CooC1 from Carboxydothermus hydrogenoformans is a nickel-binding ATPase (2010)
Jeoung, J, Giese, T, Grünwald, M, and Dobbek, H
Biochemistry, 48(48):11505-11513.
Crystal structure of the ATP-dependent maturation factor of Ni,Fe-containing carbon monoxide dehydrogenases (2010)
Jeoung, J, Giese, T, Grünwald, M, and Dobbek, H
Journal of Molecular Biology, 396(4):1165-1179.
n-Butyl isocyanide oxidation at the [NiFe4S4OHx] cluster of CO dehydrogenase (2011)
Jeoung, J and Dobbek, H
Journal of Biological Inorganic Chemistry, Epub.

Zuletzt aktualisiert 2022-08-09 um 05:08