Structures and mechanisms of enzymes involved in Tetrapyrrol biosynthesis

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Tetrapyrrole, wie Häme, Chlorophylle und Vitamin B12, sind für fast alle Organismen dieser Erde essentielle Bestandteile von Enzymen und energiekonservierenden Proteinkomplexen bei der Photosynthese und der oxidativen Phosphorylierung. Trotz dieser zentralen metabolen Bedeutung sind die Strukturen und Mechanismen wichtiger Enzyme der Biosynthesewege von Tetrapyrrolen bisher unbekannt. Durch Röntgenstrukturanalyse von rekombinant hergestellten Proteinen soll im Rahmen dieses Antrages die strukturelle Basis der enzymatischen Katalyse von sechs dieser Enzyme aufgeklärt werden. Basierend auf biochemischen und strukturbiologischen Vorarbeiten sollten weiterhin kinetische und spektroskopische Untersuchungen von gerichtet mutierten Enzymen in Verbindung mit synthetischen Substrat- und Cofaktoranalogen durchgeführt werden. Schließlich gilt es, ein bisher völlig unbekanntes Enzym der Hämbiosynthese zu isolieren und biochemisch zu charakterisieren. Übergeordnetes Ziel der geplanten Untersuchungen ist die Schaffung von soliden wissenschaftlichen Grundlagen zur Entwicklung von umweltverträglichen Herbiziden und neuen Antibiotika, der gezielten Verbesserung von Methoden der photodynamischen Krebstherapie und der Behandlung von Tetrapyrrolstoffwechselerkrankungen.