Enzyme des mikrobiellen Katabolismus des Thioäthers 3,3´-Thiodipropionsäure

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Steinbüchel
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255339739

Im Rahmen dieses Projektes soll der mikrobielle Abbau des nur von wenigen Mikroorganismen als alleinige Kohlenstoffquelle genutzten Thioäthers 3,3´-Thiodipropionsäure (TDP) vollständig aufgeklärt werden. Das für die Aufklärung des TDP-Katabolismus vielversprechendste Isolat, welches während einer vorangegangenen Studie von uns isolierte wurde, ist das beta-Proteobakterium Variovorax paradoxus Stamm TBEA6. Einige der im Stoffwechsel von TDP involvierten Genprodukte konnten bereits durch unsere Arbeitsgruppe identifiziert werden. Anschließend wurde eine detaillierte biochemische Charakterisierung eines der Schlüsselenzyme dieses Abbauweges, der 3-Mercaptopropionat Dioxygenase (Mdo), durchgeführt. Mdo katalysiert den zweiten Schritt des postulierten Stoffwechselweges von TDP, die Oxidation der Sulfhydrylgruppe von 3MP und somit die Entstehung von 3-Sulfinopropionat. Die wichtigen initialen Schritte, wie der Transport von TDP in die Zelle und die Spaltung von TDP in 3-Hydroxypropionsäure und 3MP, wurden bisher jedoch nicht aufgeklärt und stehen deshalb im Zentrum dieses Projektes. Es wird von uns angenommen, dass das Transportsystem zur TTT (Tripartite Tricarboxylate Transporter) Familie gehört und dass das Enzym, welches vermutlich die Spaltung von TDP katalysiert, eine bisher nicht charakterisierte FAD-abhängige Oxidoreduktase ist. Desweiteren sollen sowohl die Aktivierung des Stoffwechselzwischenproduktes 3-Sulfinopropionat zu 3-Sulfinopropionyl-CoA, als auch die sich anschließende Desulfinierungsreaktion durch eine Acyl-CoA Dehydrogenase-ähnliche Desulfinase nachgewiesen werden. Somit sollen nun in diesem Projekt in vitro und in vivo Enzymtests entwickelt und optimiert werden (i). Außerdem wurde das gesamte Genom von V. paradoxus Stamm TBEA6 mit Hilfe des Göttingen Genomics Laboratory (G2L) sequenziert. Die Daten sollen deswegen prozessiert und annotiert werden (ii), gefolgt von vergleichenden Studien des Proteoms (iii) während des Wachstums auf TDP und alternativen Kohlenstoffquellen. Diese Erkenntnisse sollen auch für eine verbesserte biotechnische Produktion von Polythioestern basierend auf dem ungiftigen Vorstufensubstrat TDP genutzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen