Struktur, Funktion und Evolution von Typ II Restriktionsenzymen

• Applicant: Professor Dr. Alfred Pingoud, since 10/2009 (†)
• Subject Area: Biochemistry
• Term: from 2006 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 19842125

Typ II Restriktionsenzyme sind ubiquitär in Prokarya und Archaea zu finden, wo sie Teil eines Restriktions-Modifikationssystems sind, dessen Aufgabe es ist, die Zelle gegen Fremd-DNA zu verteidigen. Mehr als 3600 verschiedene Typ II Restriktionsenzyme wurden bisher beschrieben. Damit stellt diese Gruppe von Enzymen eine der größten Enzymfamilien mit der gleichen Aktivität dar. Es ist bemerkenswert, dass diese Enzyme - von wenigen Ausnahmen abgesehen - untereinander kaum Sequenzähnlichkeit aufweisen. Deswegen sind diese Enzyme ideale Objekte, um Struktur-Funktionsbeziehungen zu untersuchen und etwas über molekulare Evolution zu lernen. Im Laufe der letzten 25 Jahre ist sehr viel an Information über diese Enzyme zusammengetragen worden. Dennoch sind wichtige Fragen unbeantwortet geblieben. Die wichtigsten betreffen: 1. den Mechanismus, mit dem diese Enzyme ihre Erkennungssequenz im großen Überschuss unspezifischer Sequenzen finden; 2. den Mechanismus der Hydrolyse der Phosphodiesterbindung; 3. die evolutionäre Verwandtschaft unter Typ II Restriktionsenzymen. Wir beabsichtigen, diese Fragen an verschiedenen, zum Teil bereits gut untersuchten Enzymen (BamHI, Bglll, BsoBI, EcoRl, EcoRII, EcoRV, Mspl, NgoMIV and Pvull, deren Kristallstruktur bekannt ist, aber auch Ssoll, PspGI, Mbol and HgiCI, für die diese Information noch fehlt) mit Hilfe biochemischer, biophysikalischer und bioinformatorischer Techniken zu bearbeiten. Restriktionsenzyme sind essentielle Werkzeuge in der Gentechnologie. Sie dafür zu optimieren, z.B. sie ¿schaltbar zu machen (¿caged enzymes), wird ein angewandter Aspekt unseres Projektes sein.

• DFG Programme: Research Grants
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Vera Pingoud, from 12/2005 until 10/2009 (†)