ADP-forming acetyl-CoA synthetases, functional and structural characterization of novel protein families in archaea and bacteria
Final Report Abstract
Die Ziel des Projektes war die Charakterisierung von Homologen von ADP bildenden Acetyl-CoA Synthetasen (ACDs) aus der Domänen der Archaea, Bacteria und Eukarya. Dabei wurden neuartige ACD Isoenzyme in den phylogenetisch ursprünglichen hyperthermophilen Archaea Pyroccus furiosus und Korarchaeum cyrptophilum charakterisiert, die vermutlich am Aminosäurekatabolismus beteiligt sind. In der Domäne der Bakterien wurden einige ACD Homologe charakterisiert und deren Funktion aufgeklärt. Diese umfassen die Acetat-bildende ACD aus Chloroflexus aurantiacus, sowie ADP- bildendende Feruloyl-CoA bzw. Pimeloyl-CoA-Synthetasen. Weiterhin wurde die ACD aus dem eukaryotischen Protisten Entamoeba histolytica charakterisiert. Der Reaktionsmechanismus der ACD aus P. furiosus wurde aufgeklärt und dabei ein neuartiger 4-Stufen Mechanismus beschrieben, der sich von dem bekannten 3-Stufen Mechanismus der Succinyl-CoA Synthetase unterscheidet. Die Struktur der ACD aus K. cryptophilum wurde aufgeklärt und mit der SCS Struktur verglichen. Die ACD Strukur zeigt eine neuartige räumliche Anordnung der α- und β-Untereinheiten und könnte erklären, warum die ACD - im Gegensatz SCS - über zwei katalytisch aktive Histidine und damit über einen 4 Stufen Mechanismus verfügt. Die im Rahmen des Projekts erzielten Ergebnisse der Charakterisierung von ACD Homologen aus den drei Domänen des Lebens sowie die Aufklärung des Mechanismus und der Struktur der ACD stellen einen wichtigen Beitrag dar zum Verständnis einer ungewöhnlichen Proteinfamilie, der ADP bildendenden Acetyl-CoA Synthetasen.
Publications
- (2008) Reaction mechanism and structural model of ADP -forming acetyl-CoA synthetase from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus furiosus: Evidence for a second active site histidine residue. J. Biol. Chem. 283:15409-15481
Bräsen, C., Schmidt, M., Grötzinger, J., Schönheit, P.
- (2013) Acetate formation in the photoheterotrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus involves an archaeal type ADP-forming acetyl-CoA synthetase isoenzyme I. FEMS Microbiol. Lett. 349: 171 – 179
Schmidt, M., Schönheit, P.
- (Universität Kiel, 2013): ADP-bildende Acyl-CoA-Synthetasen in Archaea, Bacteria und Eukarya: Charakterisierung, Funktion und Phylogenie
Marcel Schmidt
- (2016) Structure of NDP forming acetyl-coenzyme A synthetase ACD1 reveals large rearrangement for phosphoryltransfer. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 113:519-528
Weiße, R. H.-J., Faust, A., Schmidt, M., Schönheit, P., Scheidig, A. J.
(See online at https://doi.org/10.1073/pnas.1518614113)
