Helmholtz-Gemeinschaft

Einleitung
Domänen mit α/β-Topologie unterteilt (Costelloe et al., 2008, Frank et al., 2007). Zwei der
Domänen, sind an der Bindung der Kofaktoren ThDP und Mg 2+ beteiligt. Wobei die Bindung
stets an der Grenzfläche von zwei Untereinheiten erfolgt (Müller et al., 1993, Pohl et al.,
2009). In Abb. 11 ist die Domänenanordnung beispielhaft in der Kristallstruktur der Benzoylformiatdecarboxylase
(BFD) aus Pseudomonas putida dargestellt (Polovnikova et al., 2003).
Abb. 11: Anordnung der Domänen in ThDP-abhängigen Enzymen der Decarboxylasefamilie. Jeweils eine
Pyrimidin (Pyr)-, mittlere (regulatorische, R)- und Pyrophosphat (P)-Domäne bilden ein Monomer. Pyr1 (pink),
R1 (rosa) und P1 (violett) = Monomer 1; Pyr2 (hellgrau), R2 (mittelgrau) und P2 (dunkelgrau) = Monomer 2.
ThDP-Moleküle sind in orange dargestellt und an der Grenzfläche der Pyr- und P-Domänen des jeweilig anderen
Monomers lokalisiert. Diese Abbildung wurde auf der Basis der BFDwt-Kristallstruktur (PDB: 1MCZ)
(Polovnikova et al., 2003) mit dem Programm PyMOL erstellt.
Die N-terminale Pyr-Domäne (α-Domäne) des Monomers 1 interagiert mit dem Pyrimidin des
ThDP (Struktur ThDP siehe Abb. 6), die C-terminale P-Domäne (γ-Domäne) des Monomers 2
mit der Phosphatgruppe. Umgekehrt interagieren die Pyr-Domäne des Monomers 2 und die
P-Domäne des Monomers 1 mit einem weiteren ThDP Molekül (Duggleby, 2006, Lindqvist et
al., 1992). So bilden zwei identische Monomere ein katalytisch aktives Dimer mit zwei
aktiven Zentren. Die mittlere R-Domäne (β-Domäne) ist nicht an der Interaktion mit dem
Kofaktor beteiligt (Duggleby, 2006), über sie erfolgt die Assoziation der Dimeren zu
Tetrameren. ThDP-abhängige Enzyme kommen auch in Multienzymkomplexen, wie dem
Pyruvatdehydrogenase-Komplex (Frank et al., 2005) vor. Entweder sind die aktiven Formen
der Enzyme Dimere wie bei der verzweigtkettigen 2-Ketosäuredecarboxylase (Berthold et al.,
2007), oder sie liegen als Tetramer vor (Pohl et al., 2009). Ein Tetramer lässt sich am besten
als Dimer aus Dimeren beschreiben (Duggleby, 2006). Zu den Tetrameren der ThDPabhängigen
Enzymen der DC-Familie gehören die meisten 2-Ketosäuredecarboxylasen
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