Die Modifizierung und der Transfer von komplexen Metall-haltigen Kofaktoren in Zielenzyme in Bakterien

• Antragstellerin: Professorin Dr. Silke Leimkühler
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 157108951

Die Biosynthese des Molybdän-Kofaktors (Moco) beinhaltet die Bildung von zyklischem Pyranopterin Monophosphat (cPMP) aus GTP, dessen Umwandlung in Molybdopterin (MPT), den Einbau des Molybdän-Atoms in MPT (Mo-MPT), und die weitere Modifizierung von Mo-MPT durch die Addition von weiteren Nukleotiden, die entweder zur Bildung des Bis-Molybdopterin-Guanin-Dinukleotid-Kofaktors (Bis-MGD) oder zur Bildung des Molybdopterin-Cytosin-Dinukleotid Kofaktors (MCD) führen. Bis-MGD und MCD können durch Addition eines Sulfido-Liganden noch weiter am Mo-Zentrum modifiziert werden. Nach der Synthese verschiedener Moco-Varianten wird der entsprechend modifizierte Kofaktor spezifisch durch Moco-bindende Chaperone in Target-Enzyme eingebaut. Hauptziel ist es, neue Moco-Modifizierungen in E. coli und R. capsulatus zu identifizieren. Zusätzlich sollen Faktoren identifiziert werden, die zu einer Stabilisierung des Moco führen. Es sollen insgesamt 3 Hauptziele untersucht werden. 1. Die Charakterisierung neuer Molybdoenzyme in E. coli. Hier soll YdhV charakterisiert wird, ein Molybdoenzym das den bis-Mo-MPT Kofaktor bindet. Hauptfokus ist, die Synthese von bis-Mo-MPT und dessen Verteilung auf Molybdoenzyme zu untersuchen. 2. Charakterisierung der Kofaktor-Modifikationen durch Moco-bindende Chaperone. Hier soll insbesondere der potentiell sulfurierte bis-MGD Kofaktor der R. capsulatus Formiat Dehydogenase genauer charakterisiert werden. Insbesondere die Rolle der Chaperone FdsC und FdsD bei der Sulfurierung des Kofaktors soll untersucht werden. 3. Charakterisierung eines neuen Transporters in R. capsulatus, der die Aktivität von Molybdoenzymen beeinflußt. Hier soll der zum humanen mitochondrialen Transporter ABCB7 homologe Transporter aus R. capsulatus genauer charakterisiert werden. Erste Hinweise zeigen eine Beeinflussung des Levels reaktiver Sauerstoff-Spezies in der Zelle, die indirekt einen Einfluss auf die Aktivität von und die Stabilität des Moco haben. Der Stabilität des Moco kann hierbei durch Moco-bindende Chaperone stabilisiert werden. Insgesamt ist das Ziel, neue Faktoren zu identifizieren, die den Molybdän-Kofaktor in Bakterien durch Modifizierung verändern und dessen Stabilität beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen