Funktionelle und strukturelle Charakterisierung von CYP11A1-Adrenodoxin-Elektronentransferkomplexen mit unterschiedlicher Elektronentransfereffizienz

• Antragsteller: Professor Dr. Udo Heinemann, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 1996 bis 2005
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5305732

Ausgehend von dem (2Fe-2S)-Ferredoxin Adrenodoxin aus der Nebenniere von Rindern untersuchen wir mit biochemischen, biophysikalischen und kristallographischen Methoden den Elektronentransfer zu Cytochrom P450-Enzymen. In der vorausgehenden Förderperionde konnte die strukturelle Grundlage des Elektronentransfers von der Adrenodoxinreduktase zum Adrenodoxin durch Kristallstrukturanalysen des Adrenodoxins sowie eines quervernetzten Komplexes aus Adrenodoxin und Adrenodoxinreduktase aufgeklärt werden. Dabei konnten im Komplex erstmalig Elektronentransferwege zwischen löslichen, frei dissoziierbaren Proteinen aufgezeigt werden. Diese Experimente sollen jetzt durch eine strukturelle und eingehende biophysikalische Beschreibung des Elektronentransfers zwischen Adrenodoxin und einem Enzym der Cytochrom P450-Familie, CYP11A1, abgeschlossen werden. Mit der Kristallstruktur eines Adrenodoxin/CYP11A1-Komplexes wird es möglich sein, den gesamten Prozeß der bei der Steroidbiosynthese in Nebennieren stattfindenden Elektronenübertragung in dreidimensionalen Proteinstrukturen zu verfolgen. Neben ersten, vielversprechenden Kristallisationsexperimenten wurden als Vorarbeiten eine Reihe von Varianten des Adrenodoxins erzeugt und charakterisiert, sowie Bedingungen für die chemische Quervernetzung eines Adrenodoxin/CYP11A1-Komplexes etabliert. Die Kristallstruktur der C-terminalen Ferredoxindomäne des Hefeproteins ETP1 soll außerdem bestimmt werden, um eine dritte Unterfamilie der (2Fe-2S)-Ferredoxine in ihrer dreidimensionalen Struktur zu kennen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen