Strukturbiologie/Biochemie von 4-Hydroxyphenylacetat-Decarboxylase, Benzylsuccinat-Synthase und ihren jeweiligen Aktivatoren

4-Hydroxyphenylacetat-Decarboxylase (4-HPAD) und Benzylsuccinat-Synthase (BSS) definieren eine neue Unterklasse von Fe/S-Zentrum-haltigen Glycylradikalenzymen, die aromatische Substrate umsetzen. Wir haben in der letzten Förderperiode die Expressions- und Reinigungsprotokole für 4-HPAD und sein Aktivierungsenzym verbessert und konnten neue Kristallisationsbedingungen etablieren. Erste Kristalle haben wir von BSS erhalten, die Röntgenstrahlen anisotrop bis zu einer Auflösung von 3.2 Å beugen. Wir haben auch die Strukturen der freien 4-HPAD und mit gebundenem Substrat 4-Hydroxyphenylacetat weiter optimiert und analysiert und können unterschiedliche Funktionen für die zwei [4Fe-4S]-Zentren postulieren. Strukturanalyse und biochemische Resultate deuten auf eine Kolbe-Typ Decarboxylierung für p-Cresol hin, die bislang noch in der Biochemie unbekannt ist. In der nächsten Förderperiode wollen wir i.) die molekularen Mechanismen der Radikal-Initiierung im Aktivierungsenzyme und des Radikal-Transfers zu 4-HPAD und BSS, ii) die Rolle von Substrat-Bindung und -Orientierung, iii) die Funktion der kleinen Untereinheiten und iv) die möglichen Mechanismen der Regulation der katalytischen Aktivität weiter untersuchen. Durch die Kombination von biochemischen, kiristallographischen und theoretischen Methoden hoffen wir zu einem besseren Verständnis der anoxischen Biokatalyse von Kohlenwasserstoff-Verbindungen beitragen zu können.