Anaerobe O-Demethylierung in Acetobacterium dehalogenans : Untersuchungen zu den etherspaltenden Methyltransferasen I - Zinkbindung und Substratspezifität

Kreher, Sandra GND

Acetobacterium dehalogenans kann methoxylierte Substrate wie Phenylmethylether als alleinige Wachstumssubstrate nutzen. Schlüsselenzyme dieses Stoffwechselweges sind substrat-induzierte O-Demethylasen, welche die Übertragung der Methylgruppe auf Tetrahydrofolat katalysieren. Die O-Demethylasen bestehen aus zwei Methyltransferasen (MT I und MT II), einem Corrinoidprotein und dem Aktivierenden Enzym. Die Etherspaltung und die Übertragung der Methylgruppe vom Substrat auf das Corrinoidprotein erfolgt durch die Methyltransferase I. In der vorliegenden Arbeit wurde für die Methyltransferasen I der Vanillat- und der Veratrol-O-Demethylase ein Zinkgehalt von 1 mol Zink pro mol Protein bestimmt. Für beide Methyltransferasen I konnten die Zinkbindemotive identifiziert werden: E-X15-E-X21-H für MT Ivan und D-X28-C-X40-C für MT Iver. Beide Bindemotive sind neuartig und unterscheiden sich von allen bisher publizierten Bindemotiven von Zinkenzymen. Die mittels Strukturvorhersagen prognostizierten Sekundärstrukturen der beiden Methyltransferasen I zeigten eine TIM-Barrel-Struktur am C-Terminus des Proteins und einen stark variablen N-Terminus, der sich bei den beiden Enzymen deutlich unterschied. Die Entfernung von 20% (MT Iver 1d60) beziehungsweise 25% (MT Ivan 1d87) der Aminosäuren der Methyltransferasen I erzeugte Enzyme, deren Aktivität um den Faktor 10 (MT Iver 1d60) oder um den Faktor 20 (MT Ivan 1d87) gesteigert und deren Substratspektren vergrößert wurden. Durch die Beseitigung des variablen N-Terminus wurden Enzyme erzeugt, deren Substratspektren sich nahezu völlig gleichen. Durch die Charakterisierung unterschiedlicher Deletionsmutanten konnte gezeigt werden, dass die Aminosäuren am N-Terminus beziehungsweise die strukturelle Organisation dieses Enzymbereichs die Substratspezifität der Methyltransferasen bedingen.

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Kreher, Sandra: Anaerobe O-Demethylierung in Acetobacterium dehalogenans. Untersuchungen zu den etherspaltenden Methyltransferasen I - Zinkbindung und Substratspezifität. 2010.

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