Radikal-abh?ngige Katalyse in Fe/S-abh?ngigen Dehydratasen

Typische Dehydratasen katalysieren die Spaltung einer Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindung unter Ausbildung eines unges?ttigten Produktes durch ,-Eliminierung von Wasser. Der als Proton abgespaltene -Wasserstoff (pKa~8) wird durch benachbarte, elektronenziehende Gruppen aktiviert. Im Gegensatz zu dieser Reaktion findet man in einigen anaeroben Bakterien sauerstoffempfindliche 2- und 4-Hydroxyacyl-CoA-Dehydratasen, die durch die Ausbildung transienter Radikale den pK-Wert des nicht-aktivierten -Protons um bis zu 26 Einheiten erniedrigen k?nnen. Diese atypischen Dehydratasen sind die Klasse der 2-Hydroxyacyl-CoA-Dehydratasen und die 4-Hydroxybutyryl-CoA-Dehydratase. Die 2-Hydroxyacyl-CoA-Dehydratasen bestehen aus mindestens zwei Komponenten: (a) einer Eisen-Schwefel-abh?ngigen ATPase (Aktivator) zur Erzeugung des Radikals und (b) einer Eisen-Schwefel-abh?ngigen Dehydratase, die die eigentliche Dehydratisierung katalysiert. Kürzlich konnte durch spektroskopische Untersuchungen gezeigt werden, dass ein katalytisch kompetentes Ketylradikal-Anion am Substrat erzeugt wird.
Mein Forschungsprogramm zielt auf die Bestimmung der strukturellen Basis (I.) der Nukleotid- und Redox-abh?ngigen Ver?nderungen der Konformation des Aktivators, (II.) der zur Radikalgenerierung führenden Komplexbildung zwischen Dehydratase und Aktivator und (III.) des ungew?hnlichen Metallzentrums im aktiven Zentrum der Dehydratase. (IV.) Zus?tzlich wollen wir die strukturellen Untersuchungen zum Mechanismus der 4-Hydroxybutyryl-CoA-Dehydratase auf Substrat- und Produktkomplexe ausdehnen.