IR-spektroskopische Charakterisierung der Ferredoxin

IR-spektroskopische Charakterisierung
der Ferredoxin-NADP(H)-Oxidoreduktase (FPR) und Ermittlung
des pKa-Werts von Glu-264
Arbeitskreis
Prof. Dr. Werner Mäntele
Ansprechpartner
Dr. Georg Wille
Art
Bachelor- oder Masterarbeit
Hintergrund
Das Photosynthese betreibende Bakterium Rhodobacter capsulatus
enthält das Enzym Ferredoxin-NADP(H)-Oxidoreduktase (FPR), das
den Elektronentransfer zwischen NADP(H) und Ferredoxin bzw. Flavodoxin katalysiert. Die Struktur des Enzyms ist aus der Röntgenkristallstrukturanalyse bekannt und enthält zwei Domänen mit den FAD
und NADP(H) Bindungsstellen. Damit ist das Enzym ein typischer
Vertreter der FPR-Familie. Theoretische Arbeiten deuten auf einen
ungewöhnlich hohen pKa-Wert der Aminosäure Glu-264 hin, die wahrscheinlich entscheidend am Reaktionsmechanismus beteiligt ist.
Ziele
Ziel des Projekts ist die Verifizierung der theoretischen Ergebnisse mit Hilfe infrarotspektroskopischer Analysen. Strittige Schritte im Reaktionsmechanismus des Enzyms sollen dadurch besser
verstanden werde.
Gesamtprojekt
Gemeinsam mit dem Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario, Argentinien, werden in
einer Kooperation sowohl FPR als auch eine Superoxiddismutase (SOD) untersucht. In der
Gruppe von Nestor Cortez wurden die Proteine exprimiert und kristallisiert. Auch die theoretischen Arbeiten zum pKa-Wert der Glutamat-Reste in FPR wurden in dieser Gruppe initiiert. In
Frankfurt sollen jetzt IR-spektroskopische Untersuchungen das Verständnis des Reaktionsmechanismus verbessern.
Arbeitsplan
Das Enzym ist bereits als Wildtyp und als E264D und E264A Mutante im Institut vorhanden. Die
Proben sollen in H2O und D2O-Puffer bei verschiedenen pH-Werten vermessen werden, um den
pKa-Wert von Glu-264 zu bestimmen. Durch die Mutanten soll die Bandenzuordnung bestätigt
und der Einfluss der Länge der Seitenketten (Glu>Asp) überprüft werden.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, das redoxinduzierte Differenzspektren aufzunehmen, um die
Bindung und die Redoxeigenschaften des FAD genauer zu charakterisieren.
Zeitplan
Projektplanung: 2 Monate (Einarbeitung, Planung der Experimente)
Bachelorarbeit: 3 Monate (Vorbereitung der Proteinproben, IR-Messungen in H2O und D2O, Auswertung)
([email protected])
Arbeitsgebiete
30%
50%
20%
(Bio)chemie
Spektroskopie
Ausw ertung
Beginn
ab sofort
Keywords
Infrarotspektroskopie
FPR
pKa-Wert
pH-Abhängigkeit
Photosynthesee