Kristallstrukturanalyse der 4-alpha-Glucanotransferase (D-Enzym) aus Thermus aquaticus: Funktion und Katalysemechanismus des Enzyms im Stärke-Metabolismus und in der Synthese von Cycloamylosen

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Die 4-a-Glucanotransferase (Disproportionierendes Enzym, D-Enzym) ist ein Stärke umwandelndes Enzym, das den Transfer von Maltooligosacchariden von einem 1,4-a-D-Glucan-Molekül zu einem anderen oder zu Glucose katalysiert. Das D-Enzym ist von biotechnologischem Interesse für den Stärkeabbau in der Lebensmittelindustrie und für die Synthese von langkettigen Cycloamylosen (Polymerisationsgrad 22-1000), die für verschiedene technische und pharmakologische Anwendungen von Interesse sind.Im Rahmen des hier beantragten Projekts soll die Kristallstruktur des D-Enzyms aus dem Bakterium Thermus aquaticus bestimmt werden. Es wurden Kristalle des Proteins erhalten, die für eine kristallographische Strukturbestimmung gut geeignet sind. Neben der Analyse der Raumstruktur im Vergleich zu anderen Enzymen im Stärkemetabolismus schafft die Strukturbestimmung die Möglichkeit der rationellen Verbesserung der Enzymeigenschaften für technische Anwendungen. Ein weiteres Ziel des Projekts ist die Charakterisierung des Reaktionsmechanismus. Dazu sollen neben dem nativen Enzym auch Mutanten sowie Komplexe mit Substraten und Substratanaloga untersucht werden.