Strukturelle Basis für die verschiedenen Spaltungsmechanismen von Poly(1,4-cis-isopren) durch die rubber oxygenasen RoxA und RoxB

• Antragsteller: Professor Dr. Dieter Jendrossek
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 462261492

Steroidobacter cummioxidans 35Y (früher Xanthomonas sp. 35Y) bildet beim Wachstum auf Kautschuk zwei verwandte, synergistisch wirkende, extrazelluläre Häm-Rubber (Di-) Oxygenasen, RoxA und RoxB. RoxA spaltet Polyisopren prozessiv in das C15 Oligoisoprenoid 12-oxo-4,8-dimethyl-tri-deca-4,8-diene-1-al (ODTD) durch einen exo-Mechanismus, und RoxB spaltet Kautschuk in C20 und höhere Oligoisoprenoide nicht prozessiv mit einem endo-Mechanismus. Mit der 3D Struktur von RoxA als Vorlage konnte die Struktur von RoxB modelliert werden. Während die Zentren von RoxA und RoxB annähernd identisch sind, unterscheiden sich RoxA und RoxB in drei größeren loops, die eine Domstruktur direkt über dem katalytischem Hämzentrum ausbilden. Dieser Dom muss eine Konformationsänderung bei Kontakt mit dem Substrat (Polyisoprenkette) durchführen, um den Zugang des Substrats zum akt. Zentrum zu ermöglichen. Wir postulieren, dass die Unterschiede in der Domstruktur für die verschiedenen Spaltungsreaktionen in RoxA und RoxB verantwortlich sind. In den geplanten Projekt sollen unsere Hypothesen getestet werden durch (i) Bestimmung der (tatsächlichen) 3D-Struktur von RoxB, (ii) durch die Konstruktion von RoxA-RoxB-Chimären (sowohl konstruierte Chimäre als auch natürliche RoxA/RoxB Hybride (RoxCs) sowie von durch gerichtete Mutagenese erhaltene rubber oxygenase Varianten) und anschließende Analyse der Spaltprodukte sowie (iii) durch die Bestimmung der Substrat-Protein Interaktion mittels Bio Layer Interferometrie

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen