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ZUSAMMENFASSUNG

In dieser Arbeit sollte die Bindung von Tetrahydromethanopterinderivaten an zwei

Enzyme des methanogenen, CO

-reduzierenden Energiestoffwechselweges

strukturell charakterisiert werden. In jenem Stoffwechselweg verläuft die schrittweise

Reduktion von CO

über die Bindung an den C

-Carrier Tetrahydromethanopterin

MPT), ein Tetrahydrofolat-Analogon, welches unter anderem in methanogenen

Archaeen zu finden ist. Die thermophilen bzw. hyperthermophilen Ursprungs-

organismen der untersuchten Enzyme, Methanothermobacter marburgensis,

Methanocaldococcus jannaschii und Methanopyrus kandleri, sind aufgrund ihrer

Anpassung an extreme Habitate durch spezielle genomische, strukturelle und

enzymatische Eigenschaften von strukturbiologischem Interesse.

Beim ersten in dieser Arbeit untersuchten Enzym handelte es sich um den aus

acht Untereinheiten bestehenden membrangebundenen N

-Methyl-

MPT:Coenzym M-Methyltransferasekomplex (MtrA-H). Dieser katalysiert in einem

zweistufigen Mechanismus den Methyltransfer von H

MPT zum Co(I) der

prosthetischen Gruppe 5’-Hydroxybenzimidazolylcobamid (Vitamin B

12a

), um die

Methylgruppe dann auf Coenzym M zu übertragen. Gleichzeitig findet ein der

Energiekonservierung dienender vektorieller Natriumtransport über die Membran

statt.

Für den Mtr-Komplex aus M. marburgensis (apparentes Molekulargewicht:

670 kDa) lag bereits ein Protokoll zur Reinigung unter anaeroben Bedingungen vor.

Dieses wurde im Rahmen dieser Arbeit verbessert, für die Isolierung und Reinigung

unter aeroben Bedingungen vereinfacht und für die Erfordernisse der zur

Strukturbestimmung verwendeten elektronenmikroskopischen Einzelpartikel-

messung, welche von Frau Dr. Dilem Hizlan (Max-Planck-Institut für Biophysik,

Frankfurt) durchgeführt wurde, optimiert. Neben der Präparation des kompletten

Komplexes MtrA-H wurde als alternative Strategie die Präparation des

Enzymkomplexes MtrA-G unter möglichst vollständiger Abtrennung der hydrophilsten

Untereinheit MtrH gewählt. Mit der zu diesem Zweck entwickelten Methode konnte

das Abdissoziieren von MtrH besser als im etablierten Protokoll kontrolliert und somit

die Homogenität der Probe deutlich verbessert werden. Dies schafft zum einen die

Vorraussetzungen für eine Kristallisation zur Röntgenstrukturanalyse, zum anderen

war auch in ersten Versuchen bei der elektronenmikroskopischen Einzelpartikel-

messung erkennbar, dass mit dem Mtr-Komplex ohne MtrH bessere Ergebnisse zu

erzielen sind.

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