Glycyl Radical-and Fe/S Cluster-Dependent Decarboxylation of 4-Hydroxyphenylacetate

Die biologische Umsetzung inerter C-H Bindungen von aliphatischen und aromatischen Substanzen kann durch radikalische Zwischenprodukte ermöglicht werden. Glycylradikal-abhängige Enzyme (GREs) sind zentrale Katalysatoren in anoxischen biologischen Prozessen wie der DNA-Synthese und dem Pyruvat-Metabolismus. GREs benötigen die post-translationale Aktivierung durch ein spezifisches S-Adenosylmethionin-abhängiges (SAM) Eisen/Schwefel-Protein. Die 4-Hydroxyphenylacetat-Decarboxylase ist ein neuer Typus von GREs, der aromatische Substrate umsetzt. Die Decarboxylase hat eine zusätzliche Untereinheit mit unbekannter Funktion und enthält zwei [4Fe-4S]-Zentren zusätzlich zum Glycyl-Radikal, während der Aktivator zwei [4Fe-4S]-Zentren zusätzlich zum SAM-bindenden [4Fe-4S]-Zentrum trägt. Der vorliegende Antrag zielt auf die Bestimmung der strukturellen Grundlagen i.) der Radikal-Initiierung im Aktivator, ii.) des Radikal-Transfers zwischen Aktivator und Decarboxylase, iii.) der Substrat-Bindung und -Decarboxylierung, iv.) der Funktion der kleinen Untereinheit und ihrer zwei [4Fe-4S]-Zentren und v.) die Regulation der Umsetzung durch Radikal-Dissipation und Phosphorylierung der Decarboxylase. Durch die Kombination von biochemischen, kristallographischen und theoretischen Methoden hoffen wir zu einem besseren Verständnis der anoxischen Biokatalyse von Kohlenwasserstoff-Verbindungen beizutragen.