Metabolism of benzoate in strictly anaerobic bacteria

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Benzoyl-CoA ist ein zentrales Intermediat im Stoffwechsel anaerober, aromatenverwertender Bakterien; es wird durch das Schlüsselenzym Benzoyl-CoA Reduktase dearomatisiert. Das Enzym aus dem Denitrifizierer Thauera aromatica ist ein Eisen-Schwefel Protein, welches die Reduktion des aromatischen Ringes an eine stöchiometrische ATP-Hydrolyse koppelt. Aus energetischen Gründen muß die Reduktion des aromatischen Ringes in obligat anaeroben Bakterien wie Sulfatreduzierern oder Gärern nach einem anderen, bisher völlig unbekannten Mechanismus erfolgen. Diese Annahme wird unterstützt durch die Beobachtung, daß Sulfatreduzierer Selen und Molybdän für das Wachstum auf aromatischen Substanzen benötigen. Wir untersuchen die Schlüsselreaktion im Benzoatstoffwechsel des Gram-negativen Desulfococcus multivorans und in einer neu-isolierten Gram-positiven, thermophilen Desulfotomaculum-Art. Zu Beginn werden biochemische Untersuchungen zur Produktbildung aus [Ring-13/14C]-markiertem Benzoat mit HPLC-, Massenspektrometrie- und NMR-Techniken durchgeführt. Die Experimente werden zunächst mit Zellextrakten durchgeführt; langfristig ist eine Anreicherung/Reinigung des ringreduzierenden Enzyms geplant. Zur Identifizierung von Benzoat-induzierten, Se- und Mo-haltigen Enzymen werden beide Sulfatreduzierer auf Benzoat und auf nicht-aromatischen Substraten mit 75Se-Selenit und/oder 99Mo-Molybdat kultiviert. Nach zweidimensionaler gelelektrophoretischer Auftrennung werden Benzoat-induzierte/radioaktiv markierte Proteine N-terminal ansequenziert, was die Konstruktion von Gensonden zum Durchsuchen von geeigneten DNA-Banken ermöglicht.