Nitrogenase-ähnliche Biosynthese von (Bakterio)chlorophyllen

• Antragsteller: Dr. Jürgen Moser
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 311062064

Die Biosynthese von (Bakterio)chlorophyllen ist von grundlegender Bedeutung für den globalen Energieeinfang im Rahmen der Fotosynthese. Auch die Umwandlung von Luftstickstoff in Ammonium-Ionen spielt eine zentrale Rolle für unsere Ökosysteme. Dabei werden diese komplexen biochemischen Mechanismen der Nitrogenase-Reaktion auch im Rahmen der Chlorophyll- und Bakteriochlorophyll-Biosynthese genutzt. Sowohl die Biosynthese von Chlorophyllen als auch von Bakteriochlorophyllen erfordert die stereospezifische Reduktion der C17-C18 Doppelbindung am Ringsystem D von Protochlorophyllid. Diese Reaktion wird von einem Nitrogenase-ähnlichen Enzym, der sogenannten lichtunabhängigen Protochlorophyllid-Oxidoreduktase (DPOR), katalysiert. Für die Synthese von sämtlichen Bakteriochlorophyll-Molekülen wird ein weiteres Nitrogenase-ähnliches Enzym, die sogenannte Chlorophyllid-Oxidoreduktase (COR), für die Reduktion der C7-C8 Position des Chlorophyllids genutzt. Im Rahmen dieses Projektes werden die Unterschiede in Bezug auf die COR-, DPOR- und Nitrogenase-Katalyse analysiert. Ziel ist es, die die dreidimensionale Struktur der COR im Komplex mit dem natürlichen Substrat aufzuklären. Weiterhin sollen kleinere Moleküle als artifizielle Substrate der COR identifiziert werden. Kürzlich wurde gezeigt, dass die Nitrogenase ebenfalls die Bildung von kurzkettigen Kohlenwasserstoffen ausgehend von CO katalysiert. Somit sind die Ergebnisse dieses Projektes auch bedeutsam für ein weitergehendes Verständnis der Nitrogenase.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1927: Iron-Sulfur for Life