Biochemie von Coproporphyrin Ferrochelatasen

Häm ist für das Überleben von den meisten Bakterien essentiell. Gram-positive Organismen stellen Häm auf eine eigene Art her, die sich vom Biosyntheseweg, den Gram-negative Organismen oder auch Säugetiere verwenden, grundlegend unterscheidet. Viele mechanistische Fragestellungen dieses erst vor wenigen Jahren beschriebene Hämbiosyntheseweges sind zurzeit noch offen. In diesem Projekt wird das Enzym namens Coproporphyrin Ferrochelatase eingehend untersucht um Struktur-Funktionsbeziehungen aufzuklären. Ferrochelatasen bauen reduzierte Eisenatome in einen Porphyrinring ein und werden in der proteinbiochemischen Forschung schon seit einigen Jahrzehnten untersucht, allerdings wurden die Studien immer mit einem, wie sich eben kürzlich herausgestellt hat, nicht physiologisch relevanten Substrat untersucht, nämlich Protoporphyrin IX. Das richtige Substrat ist allerdings Coproporphyrin III, das zwei Propionatgruppen mehr aufweist als Protoporphyrin IX und deswegen andere Bindungseigenschaften aufweist. Coproporphyrin Ferrochelatase von dem Gram-positiven pathogenen Bakterium Listeria monocytogenes und Varianten, in denen einzelne Aminosäurereste an katalytisch wichtigen Stellen ausgetauscht sind, werden rekombinant in Escherichia coli hergestellt und gereinigt, um ein hochreines Protein für biochemische und biophysikalische Charakterisierungen zu erhalten. Mittels mehreren hochentwickelten spektroskopischen, strukturbiologischen und biochemischen Analysemethoden wird die natürliche Wildtyp Form der Coproporphyrin Ferrochelatase eingehend untersucht und mit den Varianten, die punktuell verändert sind, verglichen. Aus diesen Studien können wesentliche Rückschlüsse auf die Funktionsweise dieses Enzyms gemacht werden und mit den strukturellen Eigenschaften verknüpft werden. Das Wissen über den Reaktionsmechanismus von Copropophryin Ferrochelatasen ist notwendig um weiterführende Studien zu entwerfen, die versuchen werden die enzymatische Aktivität zu inhibieren. Eine Substanz, die spezifisch den Hämbiosyntheseweg von pathogenen Gram-positiven Bakterien inhibieren kann, ist eine vielversprechende Ausgangssubstanze für die Entwicklung dringend benötigter neuartiger Antibiotika.