Strukturelle Ursachen für Positionsspezifität von Lipoxygenasen und für deren Fähigkeit zur Membranbindung

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Lipoxygenasen (LOXs) bilden eine heterologe Familie lipidperoxidierender Enzyme, die entsprechend ihrer Positionsspezifität in 5-, 8-, 11-, 12- und 15-LOXs eingeteilt werden. Damit stellt die Spezifität der katalysierten Oxygenierungsreaktion den entscheidenden Parameter für die Kategorisierung dieser Enzyme und für deren Nomenklatur dar. LOXs sind primär zytosolische Enzyme, besitzen allerdings die Fähigkeit zur sekundären Membranbindung. Diese Kalzium-abhängige Membranbindung ermöglicht eine direkte Oxygenierung von Membranlipiden, führt aber gleichzeitig zur Erhöhung der Oxygenaseaktivität freier Fettsäuren. Obwohl die Kristallstrukturen von drei verschiedenen LOX-Isoformen aufgeklärt und daraus Modelle für die Enzym/Substrat-Wechselwirkung abgeleitet wurden, gibt es bislang nur wenige experimentelle Daten, welche die strukturellen Ursachen wichtiger LOX-Eigenschaften, wie z.B. Positionsspezifität und Membranbindungskapazität, beschreiben. Im vorliegenden Projekt sollen die vorhandenen Modelle der Enzym/Substrat-Wechselwirkung an Hand von Mutagenesestudien überprüft und die strukturellen Grundlagen der Membranbindung untersucht werden. Ziel der geplanten Experimente ist die Erarbeitung eines theoretischen Konzepts, mit dem die Positionsspezifität von LOX und deren Fähigkeit zur Membranbindung aus der Primärstruktur der Enzyme abgeleitet werden können.