Struktur und Funktion des multifunktionalen Replikationsproteins des Plasmides pRN1 aus dem thermoacidophilen Archaeon Sulfolobus islandicus

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Das Replikationsprotein des Plasmides pRN1 ist ein multifunktionales Protein mit ATPase-, Primase- und DNA-Polymeraseaktivität. Es vereinigt damit in einer Peptidkette drei Aktivitäten, die für die Replikation erforderlich sind. Von besonderem Interesse ist ein Verständnis der koordinierten Interaktion dieser Aktivitäten.Die N-terminale Domäne des Proteins besitzt das aktive Zentrum für die DNA-Polymerisation wie durch Mutationsstudien gezeigt werden konnte. Die Kristallstruktur dieser Domäne wurde kürzlich von uns bestimmt. Die kristallisierte Domäne umfasst dabei mit 200 Aminosäuren weniger als ein Viertel des gesamten Proteins und hat nur noch eine eingeschränkte DNA-Polymeraseaktivität bzw. DNA-Bindungsaktivität. Insbesondere besitzt die kristallisierte Domäne keine Primaseaktivität mehr.In der C-terminalen Hälfte des Proteins befindet sich ein ATPase-/ Helikase-Domäne. Der Beitrag dieser Domäne für die plasmidale Replikation ist völlig unverstanden. Die Domäne besitzt Sequenzverwandtschaft zum essentiellen Protein D5 der Poxviren. Die Funktionsweise dieses Proteins ist ebenfalls nicht bekannt. Im beantragten Projekt sollen sowohl das Volllängenprotein als auch die einzelnen Domänen des Proteins enzymatisch charakterisiert werden und deren Struktur mit und ohne DNA bestimmt werden.Ziel des Antrages ist es, ein mechanistisches und strukturelles Verständnis der plasmidalen Replikation auf molekularer Ebene zu erlangen und das Zusammenwirken der einzelnen Aktivitäten dieses multifunktionellen Enzyms zu verstehen. Dem Replikationsprotein kommt bei der plasmidalen Replikation eine zentrale bisher aber unvollständig beschriebene Rolle zu. Die geplanten Arbeiten werden unsere Kenntnisse über die DNAReplikation und insbesondere deren Initiation für die Archaeen erweitern. Das Plasmid pRN1 eignet sich für diese Untersuchungen als überschaubares Modellsystem.