Neuartige Tryptophan-Synthasen aus Hyperthermophilen: Charakterisierung der Enzyme aus Sulfolobus solfataricus

In der vorliegenden Arbeit wurde die Tryptophan Synthase aus Sulfolobus solfataricus strukturell und funktionell untersucht. Zu diesem Zweck wurden die Operon-standigen Gene strpA und strpB2a, sowie das nicht Operon-standige strpB2b getrennt in Escherichia coli exprimiert, die Genprodukte gereinigt und charakterisiert. sTrpB2a und sTrpB2b katalysieren mit vergleichbar hoher Effizienz die Synthese von Tryptophan aus Serin und Indol. Wahrend sTrpB2b nicht mit sTrpA interagiert, bilden sTrpB2a und sTrpA einen schwachen, moglicherweise transienten Komplex. Durch diese Komplexbildung kommt es zu einer Aktivierung von sTrpA, eine Aktivierung von sTrpB2a konnte nicht nachgewiesen werden. Um die strukturellen Unterschiede zwischen sTrpB2a und sTrpB2b, die uber eine Interaktion mit sTrpA entscheiden festzulegen, wurde die Kontaktflache zwischen sTrpB2a und sTrpA mit bioinformatischen Methoden analysiert. Ausgewahlte Positionen wurden einer gezielten Mutagenese unterworfen und die Proteinvarianten gereinigt und charakterisiert. Eine Deletion von drei Aminosauren in sTrpB2a fuhrte dabei zu einer deutlichen Schwachung der Komplexbildung mit sTrpA. Zusammenfassend lasst sich aus den Ergebnissen ein Schema fur die Evolution der Tryptophan Synthase entwickeln. Ausgehend von einem fruhen Vorlaufer fuhrte Genduplikation zur Existenz von zwei trpB-Genen, von denen eines im trp-Operon vorliegt. Aus dem im trp-Operon kodierten TrpB Protein entwickelte sich durch Optimierung der Kontaktflache, ausgehend von einer schwachen Interaktion, der Tryptophan Synthase Komplex heutiger mesophiler Bakterien.