Letzte unbekannte Schritte des bakteriellen Nikotinabbaus: enzymatische Reaktionen am hydroxylierten Pyridinring

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Im Zentrum unserer Untersuchungen steht die vollständige Aufklärung des Nikotinkatabolismus in Arthrobacter nicotinovorans. In diesem Modellorganismus sind die Gene der am Nikotinabbau beteiligten Enzyme auf dem 165 kb katabolen „Megaplasmiden pAOl, dessen Sequenz bekannt ist, zum mc-Regulon zusammengefasst. Die enzymatischen Schritte, die vom Pyridinring des Nikotins zu 2,3,6-Trihydroxypyridin und vom Pyrrolidinring des Nikotins über y-N-Methylaminobutyrat, Succinatsemialdehyd zu Succinat führen, sind biochemisch aufgeklärt. A. nicotinovorans kann auch den hydroxylierten Pyridinring spalten und als C- und N-Quelle benützen. Die Enzyme die für die Spaltung des Trihydroxypyridins und Folgereaktionen verantwortlich sind, sind nicht bekannt. Vier Genen des mc-Regulons konnte bislang noch keine Funktion im Nikotinabbau zugeordnet werden. Deren ORFs codieren für eine hypothetische Monooxygenase, eine Cyclase, eine Nitrilase/Amidase und ein hypothetisches Protein der „cupin Familie. Unsere Arbeitshypothese geht davon aus, dass diese Proteine enzymatische Reaktionen am hydroxylierten Pyridinring, einschließlich dessen Spaltung, als letzte Schritte im Nikotinabbau katalysieren. Die Funktion dieser Proteine biochemisch zu charakterisieren ist das Ziel dieses Antrags.