Identifikation und funktionelle Charakterisierung von TrpD2, einer neuen Klasse nukleinsäurebindender Proteine

Daniel Schneider
2013
Die funktionelle Charakterisierung von unbekannten Proteinen ist eine der wichtigsten Aufgaben des Post-Genom-Zeitalters. Auch wenn bereits erfolgversprechende computergestützte Verfahren zur Funktionszuweisung entwickelt wurden, sind biochemische und molekulargenetische Analysen weiterhin unumgänglich, um die physiologische Aufgabe solcher Proteine zweifelsfrei zu bestimmen. Die funktionelle Annotation kann dabei durch die Einbeziehung von Vorinformationen wesentlich vereinfacht werden. So
more » ... man sich beispielsweise zunutze machen, dass sich neue Proteinfunktionen oft durch Genduplikation und anschließende Diversifikation, ausgehend von einem gemeinsamen Vorläufer, entwickelt haben. Von einem bereits gut charakterisierten homologen Protein kann also auf eine mögliche Funktion des Untersuchungsobjekts geschlossen werden. Ein Beispiel für solche Proteine unbekannter Funktion ist die TrpD2-Familie. Diese Proteine sind nahe verwandt zur Anthranilat-Phosphoribosyltransferase (TrpD), einem homodimeren Enzym der Tryptophan-Biosynthese. Eine entferntere Verwandtschaft besteht außerdem zu den Nukleosid-Phosphorylasen der Klasse II (NP-II), die eine wichtige Rolle im Nukleotid-salvage-pathway spielen. Bisher sind etwa 140 Vertreter der TrpD2-Proteine bekannt, die ausschließlich in Bakterien zu finden sind. Sie zeigen im Durchschnitt etwa 17 % Sequenzidentität zu TrpD und 10 % Sequenzidentität zu NP-II Enzymen, können aber deren Reaktionen nicht katalysieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Funktion der TrpD2-Proteinfamilie mit Methoden der Bioinformatik, Strukturbiologie, Biochemie, Mikrobiologie und Genetik analysiert. Wegen der einfachen Handhabung und der genetischen Zugänglichkeit wurden die meisten Untersuchungen am TrpD2-Protein aus E. coli, YbiB, durchgeführt. Zunächst wurde dessen Röntgenstruktur in Kooperation mit Prof. Olga Mayans gelöst. Dabei zeigte das Protein eine hohe strukturelle Ähnlichkeit zu TrpD und ebenso eine homodimere Quartärstruktur. Allerdings enthält YbiB zusätzlich eine positiv geladene Obe [...]
doi:10.5283/epub.23060 fatcat:lhseion6dvdd3ohuizrxdzrxvy