Neuartige Phosphoglucose-Isomerasen in Archaea

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Glucose-6-phosphat Isomerasen (Phosphoglucose-Isomerasen, PGI) sind ubiquitäre Enzyme des Zuckerstoffwechsels in den drei Domänen des Lebens, in Eukarya, Bakteria und Archaea. Alle bisher untersuchten PGIs der Eukarya und Bacteria lassen sich aufgrund von konservierten Aminosäure-Sequenzsignaturen zu einer PGI-Superfamilie zusammenfassen. Die erste charakterisierte PGI aus der Domäne der Archaea, aus dem hyperthermophilen Pyrococcus furiosus stellt einen neuartigen PGI-Typ dar, der keine signifikante Ähnlichkeiten zur PGI Superfamilie aufweist. Hypothetische Homologe der Pyrococcus PGI wurden auch in den Archaea Archaeoglobus und Methanosarchina, sowie in zwei Bacteria gefunden. In dem hyperthermophilen Archaeon Methanococcus jannaschii wurde eine PGI der PGI Superfamilie charakterisiert. Durch Sequenzvergleiche mit der M. jannaschii PGI konnte in den Archaea Aeropyrum, Pyrobaculum, Sulfolobus und Thermoplasma eine zweite archaeelle, hypothetische PGI Familie identifiziert werden, die nicht über die Konsensussequenzen der PGI Superfamilie verfügt. Für die methanogene Archaea Methanothermobacter und Methanopyrus konnten durch Sequenzvergleiche keine Proteine mit signifikanten Ähnlichkeiten zu bekannten oder hypothetischen PGIs gefunden werden. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Identifizierung, Charakterisierung und Verbreitung von neuartigen PGIs in der Domäne der Archaea. Dazu sollen die hypothetischen PGIs als rekombinante Proteine nach heterologer Expression, bzw. nach Reinigung aus den Archaea, biochemisch, funktionell und strukturell charakterisiert werden. Durch ortsspezifische Mutagenese sollen die AminosäureKonsensus-Sequenzen der archaeellen PGI Familien ermittelt werden. Die Untersuchungen der PGIs in Archaea liefern neue Erkenntnisse zur Biochemie und Phylogenie eines universellen Enzyms des Zuckerstoffwechsels.