Evolution of non-ribosomal synthetases through structure-function relationships

• Antragsteller: Professor Dr. Mohamed A. Marahiel; Professor Dr. Milton T. Stubbs
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5405390

In den angestrebten Projekten soll der Frage nach der Herkunft von Katechol-Siderophor-Synthetasen nachgegangen werden. Konkret soll die Frage der Entwicklung der Substratselektivität der selektivitätsvermittelten Adenylierungsdomäne sowie deren Katalysemechanismus beantwortet werden. Durch die Untersuchung der Struktur/Funktions Beziehungen wollen wir die evolutiven Zusammenhänge zwischen den Modulen und Domänen aufklären. Als Modellsystem wollen wir dazu die intensiv untersuchten Bacillibactin-Synthetasen verwenden. In den ersten Untersuchungen haben wir die 3D-Struktur der Karbonsäure-aktivierenden A-Domäne DhbE aufgeklärt, was zu der Hypothese einer frühen Divergenz von proteinogenen und nicht-proteinogenen aktivierenden A-Domänen führte. Parallel dazu wollen wir die Synthetasen, die das chemisch identische Siderophor Corynebactin (aus Corynebacterium glutamicum) synthetisieren, identifizieren und charakterisieren. Erste in silico Untersuchungen haben eine unterschiedliche Genorganisation der Synthetase-Gene gezeigt. Ein weiteres Ziel ist die Erforschung der für die Synthese des Dipeptids D-Ala-D-Ala verantwortliche A-Domäne Dlta. Das Dipeptid ist ein essentieller Baustein zum Aufbau der Peptidoglukanschicht und stellt somit vielleicht ein Bindeglied zwischen dem Primär- und Sekundärmetabolismus dar. Als Letztes wollen wir die Struktur der Esterase Fes (ferric enterobactin esterase) aufklären. Die Esterase ist für den Abbau der beladenen und unbeladenen Siderophore in der Zelle verantwortlich. In Mikroorganismen die kein katecholisches Siderophor produzieren, konnte bisher keine den Siderophorsterasen ähnliche Sequenz gefunden werden. Durch die Strukturaufklärung erhoffen wir uns die Siderophor-Esterase in den Kontext anderer Esterasen einordnen zu können und so die Herkunft und die Zugehörigkeit auch in anderen Organismen aufzuklären.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1152: Evolution metabolischer Diversität