Structural and biochemical studies of Patellamide biosynthesis

• Applicant: Professor Dr. Jesko-Alexander Koehnke
• Subject Area: Biochemistry
• Term: from 2010 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 185921873

Cyanobakterien produzieren hunderte verschiedene Naturstoffe, von denen viele in wichtigen medizinischen Bereichen Anwendung finden könnten. Eine dieser Naturstoffklassen, die Cyanobaktine, sind eine neue Gruppe kleiner zyklischer Peptide, die durch Proteolyse und posttranslationale Modifikationen eines kleinen Propeptids gebildet werden und heterozyklisierte Aminosäuren enthalten. Diese zyklischen Peptide haben eine Reihe verschiedener biologischer Aktivitäten gezeigt, wie beispielsweise Zytotoxizität und Wirksamkeit gegen Tumorzellen, sowie die Fähigkeit zur Aufhebung von Resistenzen gegen Chemotherapeutika bei einigen Leukämiezellinien. Die zuerst entdeckten Mitglieder dieser Familie waren die Patellamide. Sie bestehen aus Thiazol und Oxazolin enthaltenen Oktapeptiden. Ihre Bioaktivität schließt sowohl Zytotoxizität als auch die Aufhebung von Resistenzen gegen Chemotherapeutika ein. Die Familie besteht aus vielen Varianten eines konservierten xTxCxT(S)xC-Motifs und ihre Vielfalt wird durch das lineare Propeptid PatE kodiert, das durch die Enzyme PatA, D, F und G in den fertigen Naturstoff umgewandelt wird. Diese vier Enzyme scheinen erhebliche Variabilitäten in der Propeptidsequenz zu tolerieren, aber die Grenzen der Plastizität sind nicht bekannt. Wir haben vor die vier Enzyme, die an der Patellamidbiosynthese beteiligt sind, zu exprimieren, aufzureinigen und zu kristallisieren. Zusätzlich werden wir untersuchen, ob die Enzyme miteinander komplexieren und welche Prozesse an der Heterozyklisierung der Cystein- und Serin-/Threonin-Reste im Kontext des Oktapeptids beteiligt sind. Zusammen wird das vorgeschlagene Projekt helfen einen detaillierten Einblick in die Patellamidbiosynthese zu erhalten, und damit eine Grundlage für weitere Studien an anderen Cyanobaktinen bilden. Zusätzlich sollte es möglich sein neue Patellamide zu schaffen und die Bioaktivität bereits bekannter Patellamide zu verändern.

• DFG Programme: Research Fellowships
• International Connection: United Kingdom
• Host: Professor James H. Naismith