Struktur und Funktion der Häm a Synthase CtaA und von Surf1 als Biogenese-Chaperon für die Cytochrom c Oxidase

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Die mitochondriale Cytochrom c Oxidase ist ein membranintegraler Enzymkomplex, der neben einer großen Zahl von Untereinheiten über mehrere redoxaktive Metallzentren zum internen Elektronentransport verfügt. Anhand eines einfacheren bakteriellen Modellsystems verfolgen wir auf struktureller und funktioneller Ebene die Biogenese der Hämzentren; dazu muss Häm a von seinem Entstehungsort, der Häm a Synthase, über das membranständige Chaperon Surf1 zu Untereinheit I der Oxidase gelangen. Durch in vitro und in vivo Versuche konnte bereits die Interaktion von Surf1 mit der Synthase nachgewiesen werden, bei der Häm a in spezifischer Orientierung von Surf1 übernommen und dann räumlich korrekt in die Bindungstasche(n) der Oxidase inseriert wird. Untersuchungen an Surf1 und seinen ortsspezifischen Mutanten werden Aussagen liefern zur Hämumgebung und Orientierung sowie zur notwendigen Diskriminierung zwischen Häm a und o. Die Festkörper-NMR Spektroskopie erlaubt bei geeigneter Isotopenmarkierung des Lipidrekonstituierten Surf1 Rückschlüsse auf die Ligandenumgebung und die Dynamik der Hämbindung. 3-D Kristallisation soll Aussagen zur Gesamtstruktur von Surf1, der Häm a Synthase sowie ggf. ihres binären Komplexes ermöglichen.