Die bakterielle Klasse IIIb Adenylatzyklase CyaC-Sm von Sinorhizobium meliloti: Redoxsensing durch einen HämB-bindenden Membrananker

• Antragsteller: Professor Dr. Gottfried Unden
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 361006731

Pro- und Eukaryotische Adenylatzyklasen: Eine sensorische Funktion für Membrananker?Adenylatzyklasen (AZ), die den second messenger cycloAMP aus ATP bilden, sind in allen Reichen des Lebens zu finden (Eukarya, Bacteria, Archaea). CycloAMP spielt in der Kontrolle vieler zellulärer Prozesse eine wichtige Rolle. Die Zyklasen werden in 6 Gruppen eingeteilt, wobei die bestuntersuchten in Klasse III zu finden sind, die auch die meisten der eukaryotischen und bakteriellen Zyklasen beinhal-tet. AZs dieser Klasse weisen eine große Variabilität in Domänenaufbau, Signalerkennung und Funktionsweise auf.Gegenstand des Antrags ist die Untersuchung von CyaC-Sm von Sinorhizobium meliloti, einer Klasse IIIb AZ, und der sensorischen Funktion ihres hexa-helikalen (6-TM) Membranankers. 6-TM Membran-anker sind in eukaryotischen und einigen bakteriellen AZs der Klasse III zu finden. Bakterielle AZs diesen Aufbaus wurden bisher nicht in ihren molekularen Details untersucht. Vorarbeiten legen nahe, dass der Membranker von CyaC-Sm ein Chinon-reaktives HämB trägt. Nach dem Arbeitsmodell wird das HämB durch die Respiration, bzw. die Chinone, oxidiert. In der Folge wird ein nahe benachbartes FeS-Zentrum in einer Ferredoxin-ähnlichen Domäne oxidiert, welches wiederum die Dimerisierung und Aktivität der katalytischen Domäne der AZ kontrolliert. Der Membrananker mit dem Chinon/HämB-Zen-trum und dem benachbarten FeS-Cluster weisen in struktureller und funktioneller Hinsicht eine bemer-kenswerte Ähnlichkeit zu entsprechenden Bereichen der sehr gut charakterisierten respiratorischen Fumaratreduktase auf. Die Rolle von CyaC-Sm, ihrer Komponenten und einer assoziierten Oxido-reduktase (Protein Smc01816) werden mit gereinigtem Protein, und unter Verwendung von Wildtyp- und mutiertem CyaC-Sm in E. coli untersucht. In der Summe ist das Ziel des Projekts, Funktion und molekulare Details von CyaC-SM zu klären. CyaC-Sm stellt eine neue, tatsächlich die erste redox-kontrollierte Adenylatzyklase der Klasse III dar. Die Arbeit sollte von allgemeiner Bedeutung sein, weil sie nachweist, dass die hexa-helikalen Membrananker von Adenylatzyklasen eine sensorische Funktion besitzen können. Dies wird inzwischen auch für membranständige eukaryotische Zyklasen diskutiert. Die physiologische Funktion von CyaC-Sm in S. meliloti ist nicht Gegenstand des Antrags, es gibt jedoch Hinweise aus eigenen Arbeiten auf eine Verbindung von CyaC-Sm zur aeroben Atmung und zur Denitrifikation in S. meliloti.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen