Koordinationsfonds

• Antragstellerin: Professorin Dr. Silke Leimkühler
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 310614238

Eisen-Schwefel (Fe-S) Cluster sind essentielle Protein Kofaktoren für alle Lebensformen. Fe-S Cluster sind beteiligt an allen zellulären Lebensprozessen wie der Atmung, Photosynthese, am Metabolismus von Stickstoff, Schwefel, Kohlenstoff und Wasserstoff, an der Biosynthese von Antibiotika, der Genregulation, Proteintranslation, Replikation und Reparatur von DNA, dem Schutz vor Oxidation und der Neurotransmission. Die Funktion von Fe-S Cluster als Enzymkofaktoren ist dabei nicht nur auf Elektronentransferprozesse beschränkt, sondern beinhaltet auch Funktionen in der Biosynthese von komplexen Metallkofaktoren. Ein Beispiel dazu repräsentiert die Superfamilie der radikalen S-Adenosynmethionin-abhängigen Enzymen, die 2001 entdeckt wurde. Enzyme dieser Familie spielen essentielle Funktionen in der Biosynthese von Metallkofaktoren, wie z.B. für die Synthese des Eisenmolybdänkofaktors (FeMoco) der Nitrogenase, des Molybdän-Kofaktors (Moco) von diversen Molybdoenzymen, des aktiven Zentrums von [Fe-Fe]- und [Fe] Hydrogenasen sowie von Tetrapyrolkofaktoren in Häm- Corrinen- und Chlorinen. In den letzten Jahren ist zusätzlich deutlich geworden, dass Studien an isolierten Enzymen zusätzlich im gesamten zellulären Zusammenhang betrachtet werden müssen, da die Biosynthese, Funktion und der Abbau dieser Kofaktoren in einem dynamischen Zusammenspiel mit zellulären Prozessen stet. Unterschiedliche Biosynthesewege von Kofaktoren sind miteinander Verknüpft durch die Bioverfügbarkeit von Metallen, im speziellen von Molybdän, Wolfram, Nickel und Eisen. Die Hauptfragestellungen ergeben sich durch die Komplexität der einzelnen Kofaktorbiosynthesewege sowohl auf genetischer Regulationsebene als auch auf der enzymatischen Assemblierung der Metallzentrum bedingt durch deren chemischen Eigenschaften. In der letzten Zeit hat es einen Durchbruch in der technischen Entwicklung von Methoden gegeben, die die Assemblierung und Funktionalität von Metallkofaktoren auf zellulärer Ebene untersuchen können.Um das Zusammenspiel unterschiedlicher Metallkofaktoren auf zellulärer Ebene zu untersuchen, wir das interdisziplinäre Netzwerk des SPP benötigt, das das gesamte methodische Spektrum von Molekularbiologie, anorganischer Chemie, Biochemie, Zellbiologie, Strukturbiologie, Spektroskopie und Theorie umfasst. Es ist geplant neuartige enzymatische Systeme, innovative Modellkomplexe und neue Biosynthesewege von komplexen Metalloenzymen auf zellulärer Ebene zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1927: Iron-Sulfur for Life