Struktur und Mechanismus SAM-nutzender PLP-abhängiger Enzyme

• Antragstellerin: Professorin Dr. Lena Barra
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 510974120

S-Adenosylmethionin (SAM)-umsetzende Pyridoxalphosphat (PLP)-abhängige Enzyme (SAM-PLP-Enzyme) sind eine Familie von Biokatalysatoren, die sich durch ihre bemerkenswerte chemische Vielseitigkeit auszeichnen, welche auf den kombinierten und potenzierten Reaktivitäten des Carbanionen-stabilisierenden Cofaktors PLP und der multifunktionalen Natur des Sulfoniumions SAM beruhen. Bekannte enzymvermittelte Transformationen reichen von intramolekularen Cyclopropylierungsreaktionen bis hin zu intermolekularen Claisen-ähnlichen Reaktionen, C-N-Bindungsbildungen vom Aza-Michael-Typ oder Tandem-C-C-Bindungsbildungen über (3+2)-Cycloaddition. Die stetig wachsende Zahl verfügbarer genomischer und metagenomischer Daten stellt eine riesige Ressource für die Entdeckung neuartiger Biokatalysatoren durch gezieltes Data Mining dar. Aufgrund des derzeitigen Mangels an fundierten strukturellen und mechanistischen Kenntnissen für SAM-PLP-Enzyme sind jedoch keine Methoden für die funktionelle Annotation basierend auf Sequenzdaten verfügbar. Das Ziel des Projekts ist die Aufklärung wichtiger struktureller und mechanistischer Determinanten für die SAM-Bindung und -Umsetzung durch PLP-SAM-Enzyme und die anschließende Entwicklung bioinformatischer Werkzeuge für gezielte Enzymentdeckungsansätze durch genomisches Data Mining. Die Ergebnisse werden ein tieferes Verständnis der enzymologischen und evolutionären Funktionen von SAM liefern und die Grundlage für die Erforschung und Nutzung der vielseitigen Gruppe von SAM-PLP-Biokatalysatoren legen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5596: Erschließung des Potenzials S-Adenosylmethionin-abhängiger Enzymchemie