Modulare Organisation von multifunktionellen Peptidsynthetasen und ihre Reprogrammierung

• Antragsteller: Professor Dr. Mohamed A. Marahiel
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 1998 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5159198

Durch biochemische und genetische Untersuchungen an mehreren bakteriellen Operons, die für multifunktionelle Peptidsynthetasen kodieren (GrsAB, TycABC, BacABC und LicABC), ist es uns gelungen, die Grundbausteine, die Module, dieser Multienzyme zu definieren. Mehrere Module konnten in funktionelle Domänen unterteilt werden. Diese sind an Substraterkennung und -aktivierung (Adenylierung, A), Substratbindung als Thioester (Thiolierung, T) und Kondensierung (C) der Peptidbindung beteiligt. Die 3D-Struktur der ersten A-Domäne mit den Liganden Phe und AMP wurde bestimmt und eine neue Enzymfamilie, die 4'Phosphopantetheinyl-Transferasen (4'Pan-Transferasen, Gsp, Sfp, Bli), die an der Umwandlung der Peptidsynthetasen von Apo- zu Holo-Enzymen beteiligt sind, wurde entdeckt. Die ersten difraktierenden Kristalle eines Prototyps dieser Familie (Sfp) wurden gezüchtet. Mit dieser Fülle an Informationen zur Struktur-Funktion ist es geplant, die Mechanismen der Substratspezifität, die Thiolierung der T-Domäne und die Kondensierung der Peptidbindung durch die C-Domäne auf molekularer Ebene zu klären. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen für die Entwicklung von rekombinanten Peptidsynthetasen (Reprogrammierung) eingesetzt werden, um neue biologisch aktive Peptide herstellen zu können. Weiterhin ist es geplant, Domänen, die an der Epimerisierung, Zyklisierung (TiHazol- und Oxazol-Ringbildung), Methylierung und Termination der Peptidbindung (Thioesterasedomäne, TE) beteiligt sind, biochemisch zu charakterisieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen