Struktur-Funktionsbeziehungen der Enzyme des phz-Operons aus Pseudomonas: die Biosynthese von Phenazin-Antibiotika

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Phenazine sind aromatische Verbindungen mit antibiotischen Eigenschaften, die von einigen Mikroorganismen zur Verteidigung ihres Lebensraums unter Quorum-Sensing-Kontrolle synthetisiert und sekretiert werden. Zusätzlich zu ihrer antibiotischen Funktion sind einige Phenazinderivate gleichzeitig Virulenzfaktoren, wie z.B. das Pyocyanin aus dem wichtigen Humanpathogen Pseudomomas aeruginosa. Die Biosynthese von Phenazinen verläuft über die Umsetzung von Chorismat zu Phenazin-1-Carbonsäure (PCA) mit Hilfe der Enzyme eines konservierten Operons. Obwohl die Funktion einzelner Enzyme dieses Operons aufgrund ihrer Verwandtschaft zu anderen Proteinen bestimmt werden konnte, sind wesentliche Details der PCA-Synthese sowie die Funktion der nicht ableitbaren Enzyme bisher unbekannt. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist die genaue Charakterisierung der Biosynthese von Phenazin-1-Carbonsäure in Pseudomonaden aus strukturellen und biochemischen Daten. Dazu wird die dreidimensionale Struktur der sieben Enzyme des phz-Operons aus Pseudomonas mit kristallografischen Methoden aufgeklärt. Die Strukturen werden dazu beitragen, die Funktion der nicht eingeordneten Phz-Enzyme zu ermitteln und biochemische Experimente zur Verifizierung der implizierten Mechanismen anzuleiten. Des weiteren sollen kristallografische Studien zur Beobachtung von Reaktionsintermediaten durchgeführt werden. Der Effekt von Inhibitoren, die anhand der Raumstrukturen entworfen werden, wird in mikrobiologischen Versuchen bestimmt.