Methyltransfer-Reaktionen im reduktiven Acetyl-Coenzym A Weg

Der reduktive Acetyl-Coenzym A Weg erm?glicht einigen strikt anaerob-lebenden Bakterien und Archaeen, Kohlendioxid autotroph zu fixieren. Die finalen Schritte im reduktiven Acetyl-CoA Weg beruhen auf der Wirkung von drei konservierten Proteinen, der Methyl-Tetrahydrofolat:CoFeSP-Methyltransferase (MeTr), der Acetyl-CoA-Synthase (ACS) und dem Corrinoid-Eisen/Schwefel-Protein (CoFeSP). CoFeSP wirkt dabei als Brücke zwischen den zwei ?sten des reduktiven Acetyl-CoA Weges, in dem es im Co(I)-Zustand (Co1+FeSP) eine Methyl-Gruppe von MeTr übernimmt und als Methyl-Co(III) (CH3-Co3+FeSP) die Methyl-Gruppe an das Ni,Ni-[4Fe-4S]-Zentrum der ACS übergibt. Der letztere Methyl-Transfer ist einzigartig in der Biologie, da er den Transfer einer Methyl-Gruppe zwischen zwei Metall-Zentren (Co und Ni) beinhaltet. Co1+FeSP ist sehr reaktiv und wird leicht zum stabileren, aber inaktiven Co2+FeSP oxidiert. Ein offener Leserahmen im acs-Gencluster kodiert für ein Protein mit Homologie zu den kürzlich entdeckten ATP-abh?ngigen reduktiven Aktivatoren Corrrinoid-haltiger Enzyme (RACE-Proteine), das wahrscheinlich für die reduktive Reaktivierung von Co2+FeSP zu Co1+FeSP verantwortlich ist. Wir wollen (I.) die Mechanismen der einzelnen Enzyme untersuchen, (II.) bestimmen ob das putative RACE-Protein mit CoFeSP zusammenwirkt und (III.) verstehen wie die Komplexbildung von CoFeSP mit MeTr (MeTr:Co1+FeSP), dem putativen RACE-Protein (RACE:Co2+FeSP) und der ACS (ACS:CH3-Co3+FeSP) kontrolliert wird. Wir konnten in den letzten Monaten für die vier Proteine ?berexpressionssysteme etablieren, die Isolierung hinreichender Proteinmengen unter anoxischen Bedingungen optimieren, und Kristallisationsbedingungen für alle Proteine finden. Methyl-Transfer Reaktionen setzen kontrollierte Komplexbildungen des CoFeSP mit seinen Reaktionspartnern voraus. Wir wollen mit einer Kombination biophysikalischer Methoden (steady-state und pre-steady-state Kinetiken, Mikrokalorimetrie und Proteinkristallographie) gezielt nach Bedingungen zur Stabilisierung der CoFeSP-Partnerprotein Komplexe suchen und diese strukturell analysieren.