Methyltransfer-Reaktionen im reduktiven Acetyl-Coenzym-A-Weg

Anaerob lebende Bakterien und Archaeen verwenden homologe Enzyme zur Umwandlung von CO2 und H2 zu Acetyl-CoA und Methan, die seit der Frühphase der biologischen Evolution den globalen Kohlenstoff-Kreislauf bestimmen. In diesem Projekt sollen erstens Fragen zum Mechanismus des reduktiven Aktivators gekl?rt werden, wie Funktion und Mechanismus der ATP-Hydrolyse und die Rolle der Dissoziation des CoFeSP-Aktivator Komplexes für den Elektronentransfer. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Reaktion soll ebenso bestimmt werden wie die Position der elektronenspendenden (2Fe2S)-Cluster Dom?ne im Komplex. Zweitens: Wo die Substrate und Intermediate CO, CH3CO+, CH3+ und Coenzym A am Ni, Ni-(4Fe4S)-Zentrum der Acetyl-CoA-Synthase binden, ist noch unbekannt und wir wollen die gute Qualit?t unserer Kristalle nutzen, um erste Einblicke in die Substratbindung zu bekommen. Zum Dritten wollen wir auch die homologen Enzyme methanogener Archaeen untersuchen, die im Gegensatz zu den bakteriellen Proteinen einen etwa 2,5 MDa schweren Komplex aus Acetyl-CoA-Synthase, CoFeSP und Kohlenmonoxid-Dehydrogenase bilden, in dem die Reaktionen der drei Enzyme auf noch unbekannte Weise koordiniert werden. W?hrend bakterielles CiFeSP durch eine Methyltetrahydrofolate-abh?ngige Methyltransferase methyliert wird, kann das CoFeSP-Homologe aus Methanogenen sich selbst mit CH3-Methanopterin methylieren. Der Vergleich der Enzyme von Bakterien und Archaeen wird weitere Einblicke in die Frühphase der Evolution B12-abh?ngiger Methyltransferasen und des Ursprungs von Methanogenese und reduktivem Acetyl-CoA-Weg geben.