Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zwei in eins-Enzym: ungewöhnlich flexibel

06.10.2008
RUB-Forscher haben die Struktur eines Virusproteins geklärt

Ein Virus, das das im Ozean lebende Cyanobakterium Prochlorococcus befällt, kann bestimmte Farbstoffe besser herstellen als sein Wirt. Anders als das Bakterium braucht es dazu nur ein Enzym, Prochlorococcus braucht zwei. Trick des Virus ist die Phycoerythrobilin Synthase, ein "Zwei in eins"-Enzym.

Thorben Dammeyer hat im Rahmen seiner Doktorarbeit in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Nicole Frankenberg-Dinkel (Physiologie der Mikroorganismen) in Kooperation mit Juniorprofessor Dr. Eckhard Hofmann (Röntgenstrukturanalyse an Proteinen) die 3D-Struktur dieses Enzyms aufgeklärt.

Entdeckt wurde eine überraschende Flexibilität: Verschiedene Bereiche des Proteins können unterschiedliche Positionen einnehmen - eine ungewöhnliche Eigenschaft für Proteine in Verbindung mit ihrem Substrat. Über ihre Erkenntnisse berichten die Forscher im "Paper of the week" der aktuellen Ausgabe des Journal of Biological Chemistry.

Farbstoffe werden in zwei Schritten hergestellt

Das Virus namens P-SSM2 mit dem "Zwei in eins"-Enzym befällt das Cyanobakterium Prochlorococcus, das unter den Cyanobakterien, die in Gewässern und Meeren in großer Menge vorkommen, eine Ausnahme darstellt: Anders als seine Artgenossen fängt es Licht für die Photosynthese nicht mittels roter und blauer Pigmente sondern wie höhere Pflanzen mittels Chlorophyll ein. Trotzdem verfügt Prochlorococcus über die Erbinformation für die komplette Maschinerie, um diese Pigmente herzustellen, und zwar in zwei Schritten mit zwei verschiedenen Enzymen als Katalysatoren.

Grün wird rot in einem Schritt

"Die Tatsache, dass wir in dem Virus den genetischen Bauplan für ein Enzym gefunden haben, das das rote Pigment effizienter herstellen kann als sein Wirt, hat uns einerseits überzeugt, dass der Farbstoff für Prochlorococcus nicht unwichtig sein kann, selbst wenn es ihn zum Lichtfang nicht braucht", so Nicole Frankenberg-Dinkel." Andererseits wollten wir natürlich wissen, wie es sein kann, dass ein Enzym zwei Funktionen übernimmt." Um das Enzym näher zu untersuchen, wandten die Forscher unter anderem die Röntgenstrukturanalyse an und betrachteten so die dreidimensionale Struktur des Enzyms hoch aufgelöst sowohl alleine als auch im Verbund mit seinem natürlichen Substrat, dem grünen Biliverdin IXalpha. Dabei konnten sie die sog. Bindetasche auflösen, in der das Substrat an das Enzym fixiert und in den roten Farbstoff umgewandelt wird. "Wir konnten sehen, dass verschiedene Bereiche des Enzyms um die Bindetasche herum in der Lage sind, unterschiedliche Positionen einzunehmen", erklärt Frankenberg-Dinkel. "Diese Fähigkeit ist für Proteine in Lösung vielleicht nicht ungewöhnlich, aber sehr selten in Proteinkristallen zu finden." Die beobachteten Strukturvariationen geben den Forschern einen ersten Hinweis auf die Bewegung des Enzyms bei der Katalyse.

Nächster Schritt: Die Evolution verfolgen

Nächster Schritt in der Erforschung des ungewöhnlich flexiblen Proteins werden Studien an gezielt und zufällig genetisch veränderten Formen sein. "Damit wollen wir die Evolution dieses besonderen Enzyms im Reagenzglas verfolgen", so Frankenberg-Dinkel. Die Forschergruppen um Nicole Frankenberg-Dinkel und Eckhard Hofmann werden gefördert im Sonderforschungsbereich 480 "Molekulare Biologie komplexer Leistungen von Botanischen Systemen.

Titelaufnahme

Dammeyer, T., Hofmann, E. & Frankenberg-Dinkel, N. (2008): Phycoerythrobilin synthase (PebS) of a marine virus. Crystal structure of the biliverdin-complex and the substrate free form. J.Biol. Chem. 283, 27547-27554.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Nicole Frankenberg-Dinkel, Fakultät für Biologie und Biotechnologie, Physiologie der Mikroorganismen, Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum; NDEF 06/598; Tel.: 0234-32-23101, FAX: 0234-32 14620, nicole.frankenberg@rub.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.rub.de/sfb480
http://www.jbc.org/cgi/content/abstract/283/41/27547

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie