Crystallizations and X-ray structure determination of sulfite oxidas and nitrate reductase (molybdenum domai) from Arabidopsis thaliana

• Applicant: Professor Dr. Günter Schwarz
• Subject Area: Plant Biochemistry and Biophysics
• Term: from 2002 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5383313

Molybdän (Mo)-Enzyme katalysieren essentielle Stoffwechselreaktionen in den globalen C-, N- und S-Kreisläufen von Pro- und Eukaryonten. So ist die Sulfitoxidase (SO) in Säugern am Abbau S-haltiger Aminosäuren und die Nitratreduktase (NR) in Pflanzen an der Assimilation von ca. 90% des in der lebenden Welt vorkommenden organischen Stickstoffs beteiligt. Beide Enzyme sind Multidomänenproteine, welche durch weitere Redoxzentren den Elektronenfluss vom bzw. zum Mo im aktiven Zentrum gewährleisten. Die von uns kürzlich entdeckte pflanzliche SO (PSA) aus Arabidopsis thaliana (1) unterscheidet sich von der tierischen SO und ist das erste eurkaryontische Mo-Enzym, das nur aus einer einzigen Domäne besteht. Das Ziel des Projektes ist die Aufklärung der atomaren Struktur der PSO. Dadurch sollen Erkenntnisse über die Funktion und den Reaktionsmechanismus des pflanzlichen Enzyms gewonnen werden und diese mit der einzigen bisher bekannten Sturktur eines eukaryontischen Dioxo-Mo-Enzyms, der gut charakterisierten tierischen SO (2), verglichen werden. Zur Aufklärung struktureller Gemeinsamkeiten zwischen SO/PSOI und NR soll im zweiten Projektabschnitt die atomare Struktur der Mo-Domäne der Nitratreduktase aus Arabidopsis thaliana aufgeklärt werden, welche starke Homologien zur SO aufweist. Dadurch könnten die Reaktionsmechanismen der Sulfitoxidation und Nitratreduktion sowie die Verwandtschaft beider Enzyme besser verstanden werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr. Ralf R. Mendel