Langreichweitige Kontrolle der Reaktivität in CO-Dehydrogenasen

• Antragsteller: Professor Dr. Holger Dobbek
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529954943

Homologe Enzyme sind durch eine Reihe von hoch konservierten "Kern"-Resten definiert, die für die Funktion erforderlich sind. Die katalytischen Eigenschaften (katalytische Raten, Michaelis-Konstanten, Anfälligkeit für Inhibitoren und sogar Bidirektionalität) werden häufig durch nicht konservierte Reste bestimmt, die vom aktiven Zentrum entfernt sind. Die Identifizierung der Kernreste, die die Funktion definieren, das Verständnis des Einflusses der Reste der sekundären Sphäre und das Verstehen von Fernwechselwirkungen sind von grundlegender Bedeutung, um die Mechanismen von Metalloenzymen aufzudecken und zu verstehen, wie sie durch die Evolution abgestimmt wurden. Unser Vorschlag betrifft NiFe CO-Dehydrogenasen (CODHs), die die reversible Reduktion von CO2 zu CO katalysieren. Die Partner (CNRS und HU) haben einzeln und gemeinsam dazu beigetragen, die Mechanismen der CODHs aufzuklären. Die HU hat kürzlich ein neues Enzym, CooS-V, isoliert und charakterisiert, das in seiner Sequenz den prototypischen CODHs sehr ähnlich ist, aber eine andere (noch unbekannte) Reaktion ausführt. Die beobachtete Flexibilität des aktiven Zentrums von CooS-V erinnert an Konformationsänderungen, die in einem vom CNRS untersuchten CODH funktionell wichtig sind. CooS-V ist das Enzym, das einem CODH am nächsten kommt, ohne ein solches zu sein, und bietet daher die Möglichkeit, sowohl etwas über die Kernreste zu erfahren, die die CODH-Funktion definieren, als auch über die weitreichenden Wechselwirkungen, die die CODH-Aktivität modulieren, indem durch ortsgerichtete Mutagenese entweder die CODH-Funktion in CooS-V eingebaut oder ein CODH in ein Enzym mit CooS-V-Aktivität verwandelt wird. In diesem Projekt werden beide Partner Proteinvarianten entwerfen und herstellen, die zwischen den bekannten CODHs und CooS-V liegen, und sie werden ihre Kräfte bündeln, um sie mit Hilfe der Kristallographie (HU) und der Elektrochemie (CNRS) zu charakterisieren, um strukturelle Informationen und eine eingehende funktionelle und kinetische Charakterisierung zu erhalten. Die Kombination der Ansätze beider Partner wird neue Einblicke in die Entwicklung der unterschiedlichen Eigenschaften von CODHs geben, die für künftige Anwendungen nutzbar gemacht werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Vincent Fourmond