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Kaiserslauterer Biophysik-Gruppe klärt strukturelle Details eines pharmakologisch relevanten Eisen-Schwefel-Proteins

Der [4Fe-4S]-Cluster des LytB/IspH-Proteins ist für dessen enzymatische Funktion notwendig und bindet drei Wassermoleküle.

Krankheitsverursachende Mikroorganismen sind zusehends resistent gegen Antibiotikatherapien geworden, während Krankheiten, die eigentlich als ausgerottet galten, verstärkt wieder auftauchen. In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Universität Straßburg, der Universität Utah, des Deutschen Synchrotrons DESY, Hamburg, und des Europäischen Synchrotrons ESRF, Grenoble, ist es Biophysikerinnen und Biophysikern der TU Kaiserslautern gelungen, die bisher ungeklärte Struktur des Metallzentrums eines wichtigen Eisen-Schwefel-Proteins zu ermitteln. Das LytB-Protein, auch IspH genannt, katalysiert den letzten Schritt einer Kette von biochemischen Reaktionen, die Methylerythritolphosphat- (MEP)-Weg genannt wird, und von den meisten pathogenen Bakterien zur Terpenoidbiosynthese gebraucht wird. Der MEP-Weg ist essenziell für diese Mikroorganismen, in Säugetieren jedoch existiert gerade dieser Reaktionsweg nicht. Auch Menschen generieren die zur Hormon- und Lipidsynthese benötigten lebenswichtigen Terpenoide über einen völlig anderen biochemischen Reaktionsweg. Deshalb sind Substanzen, die Reaktionen des MEP-Wegs hemmen, vielversprechend für die Entwicklung von neuen Antibiotika.

Mit Hilfe von auf dem Mößbauer-Effekt basierenden schwingungspektroskopischen Experimenten und theoretischen Berechnungen konnte gezeigt werden, dass das LytB-Protein einen ungewöhnlichen [4Fe-4S]-Cluster enthält, der zusätzlich an der Substratbindungsstelle drei H2O-Moleküle besitzt. Auch die Wechselwirkung des LytB-Proteins mit entsprechenden Hemmstoffen wurde untersucht. Wie in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie berichtet wird, ist dies ein weiterer wichtiger Schritt für das Verständnis des Mechanismus der vom LytB-Protein katalysierten Reaktion.

Originalveröffentlichung:

I. Faus, A. Reinhard, M.Seemann, K. Janthawornpong, J. A. Wolny, S. Rackwitz, E. Ngouamegne-Tambou, M. Rohmer, S. Krasutsky, C. D. Poulter, H.-C. Wille, K. Schlage, A. I. Chumakov and V. Schünemann: Isoprenoidbiosynthese in pathogenen Bakterien: Nukleare inelastische Streuung ermöglicht Einblicke in den ungewöhnlichen [4Fe-4S]-Cluster vom E.-coli-Protein LytB/IspH, Angew. Chem., 2015, im Druck

I. Faus, A. Reinhard, M.Seemann, K. Janthawornpong, J. A. Wolny, S. Rackwitz, E. Ngouamegne-Tambou, M. Rohmer, S. Krasutsky, C. D. Poulter, H.-C. Wille, K. Schlage, A. I. Chumakov and V. Schünemann: Isoprenoid biosynthesis in pathogenic bacteria: Nuclear resonance vibrational spectroscopy provides more insight into the unusual [4Fe-4S] cluster of the LytB/IspHprotein, Angew. Chem. Int. Ed., 2015, im Druck

Links:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201502494/full (deutsch)

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201502494/full (englisch)

 

Kontakt:

Prof. Dr. Volker Schünemann, Tel.: +49 631 205 4920, E-Mail: schuene[at]physik.uni-kl.de

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