Energiekonservierung über Organohalid-Respiration in Sulfurospirillum multivorans

• Antragstellerin: Professorin Dr. Gabriele Diekert
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 171475307

Das Epsilonproteobakterium Sulfurospirillum multivorans ist dazu befähigt, die reduktive Dechlorierung von Tetrachlorethen (PCE) an die Bildung von ATP über einen chemiosmotischen Mechanismus zu koppeln (Organohalid-Respiration). PCE wird zu cis-1,2-Dichlorethen reduziert durch eine periplasmatische terminale Reduktase, die membrangebundene PCE reduktive Dehalogenase (PceA). Das Enzym trägt einen Norpseudo-B12-Cofaktor am katalytischen Zentrum sowie zwei tetranukleare Eisen-Schwefel-Cluster. Die Genomanalyse und Proteomstudien erlaubten kürzlich die Identifikation von mutmaßlichen Komponenten der Atmungskette. Es liegen Hinweise für die Beteiligung von Chinonen am Elektronentransfer von Wasserstoff, Formiat oder Pyruvat zu PCE vor. Im Fokus dieses Projektes steht die Aufklärung der Organohalid-Respiration in Hinblick auf die beteiligten Komponenten und den Mechanismus der Energiekonservierung. Die Rolle einer mutmaßlichen Chinol-Dehydrogenase sowie von membranassoziierten Hämproteinen, die nur in PCE-gewachsenen Zellen gebildet werden, im Elektronenübertragungsweg vom Chinon-Pool zum PceA-Enzym soll geklärt werden. Protein-Protein-Interaktionen werden analysiert, um die Wechselwirkung zwischen den Komponenten der Organohalid-Respiration zu erforschen. Untersuchungen zur Struktur von PceA wie z. B. Röntgenstrukturanalysen oder EPR-Spektroskopie sollen Aufschluss geben über den Elektronentransfer innerhalb des Enzyms. Experimente mit invertierten Vesikeln, gewonnen aus Sphäroblasten, oder mit künstlichen Proteoliposomen, in welche die Komponenten der Atmungskette eingebaut wurden, werden durchgeführt, um die für die Organohalid-Respiration essentiellen Komponenten aufzuspüren und deren Beteiligung zu klären.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1530: Anaerobic Biological Dehalogenation: Organisms, Biochemistry, and (Eco-)physiology
• Beteiligte Person: Privatdozent Dr. Torsten Schubert