Structure-function studies on bilin reductase involved in linear tetrapyrrole formation

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Phytobiline sind lineare Tetraphyrrole, die eine bedeutende Rolle als prosthetische Gruppen des pflanzlichen Photorezeptors Phytochrom und der Lichtsammelpigmente in der cyanobakteriellen Photosynthese haben. Dieser Antrag befasst sich mit der Biosynthese des Phytobilins Phycoerythrobilin. Zwei verwandte Ferredoxin-abhängige Bilin-Reduktasen sind an dessen Biosynthese aus Biliverdin IXa beteiligt. Zur Bestimmung von Katalysekonstanten, Substratspezifität und Cofactor-Abhängigkeit sollen rekombinanten Bilin-Reduktasen PebA und PebB biochemisch untersucht werden. Mit Hilfe eines neu entwickelten Enzymtests sollen Elektronentransferasen gemessen werden. Diese sollen zur Bestimmung der katalytischen Konstanten an Anwesenheit von natürlichen und synthetischen Substraten dienen. ESR-Spektroskopie soll die Bildung eines Substratradikals während der Katalyse bestätigen. Weiterhin sollen mit Hilfe von limitierter Proteolyse, Deletionsmutagenese und domain swapping Aminosäurereste identifiziert werden, die für die Substraterkennung der beiden Bilin-Reduktasen wichtig sind. Zusätzlich soll die Beteiligung dieser beiden Enzyme am metabolic channeling mit Hilfe biochemischer Methoden wie FRET und Co-Immunpräzipitation aufgeklärt werden. Letztendlich hoffen wir, die Struktur von mindestens einer Bilin Reduktase mit Hilfe der Röntgenstrukturanalyse zu lösen.