Structural and functional biology of the HP68 ABC ATPase
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Gemeinschaftsantrag Hopfner und Jansen untersuchten wir Struktur und Funktion der ABCE1 ATPase aus Archaebakerien (Struktur) und Hefe (Funktion). Die ATPase ABCE1 (ABC ATPase Subklasse E, Mitglied I) ist eines der konserviertesten Proteine von Eukaryonten und Archäen und essentiell in allen getesteten Organismen. Weder Funktion noch struktureller Mechanismus waren bekannt. Ursprünglich als RNase-L Inhibitor entdeckt und in der HIV Kapsidassemblierung impliziert, scheint die Hauptfunktion dieses zentralen Enzyms in der Translation zu liegen. In diesem Antrag generierte Daten unseres Kollaborationspartners R Jansen zeigen, dass Depletion von ABCE1 Translationsextrakte inaktiviert und ABCE1 mit Translationsfaktoren interagiert. Wir konnten ABCE1 in mehreren Varianten kristallisieren und die 3D Struktur in hoher Auflösung bestimmen. Die Struktur der ABC Einheit von ABCE1 war die erste Struktur von heteromeren ABC ATPase Domänen und zeigte ein neuartige Architektur von ABCE1 Enzymen. Die anschließende Strukturanalyse des Komplettenzyms stellte sich als außerordentlich schwierig und langwierig heraus, da es sich zeigte das ABCE1 redoxempfindliche Eisen-Schwefel-Zentren enthält und nur nach Installation eines Anaerobenzeltes kristallisieren werden konnte. Die Struktur von ABCE1 in Komplex mit ADP und Magnesium zeigt, dass ABCE1 eine molekulare Maschine ist, bei der ATP abhängige Konformationsänderungen zwischen zwei ATPase Domänen vermutlich eine Ferredoxin-artige Eisen-Schwefel-Zentren-haltige Domäne steuern. Dies fuhrt zu einer interessanten Hypothese: ABCE1 steuert ATP abhängige einen Redoxprozess am Ribosom der essentiell und möglicherweise in Archaebakterien und Eukaryonten ubiquitär für die Translation ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2005). X-Ray Structure of RL1, an Essential Twin Cassette ABC ATPase Involved in Ribosome Biogenesis and HIV Capsid Assembly. Structure 13.649-59
Karcher A, Büttner K, Martens B, Jansen RP, Hopfner KP
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(2008) X-ray structure of the complete ABC enzyme ABCE1 from Pyrococcus abyssi. JBiol Chem. [Epub ahead of print]
Karcher, A., Schele A, Hopfner KP
