Helmholtz-Gemeinschaft

Einleitung
BAL BFD Überlagerung von
BAL & BFD
Abb. 13: Oberflächendarstellung von jeweils einem Dimer der BAL und der BFD sowie die Überlagerung
beider Strukturen. Ein aktives Zentrum (Pfeil) mit gebunden ThDP (orange) ist jeweils frontal abgebildet. Die
Abbildungen wurden von Dr. Michael Knoll (Universität Stuttgart) mit dem Programm PyMol erstellt.
Der größte strukturelle Unterschied ist wohl in den aktiven Zentren der beiden Enzyme zu
finden. Im Vergleich zur BFD ist das aktive Zentrum der BAL relativ ausgedehnt, dies ist
hauptsächlich begründet in der Rückgratorientierung an den Histidinresten His281 (BFD) und
His286 (BAL). Aufgrund der längeren Schleife und der unterschiedlichen Rückgratorientierung
reicht His281 tiefer in die Binde Tasche der BFD hinein als His286 bei der BAL
(Knoll et al., 2006). Des Weiteren besitzt die BFD eine so genannte S-Tasche, welche den
Zugang zu (S)-2-HPP ermöglicht (Kapitel 1.4.4.1), die Rückgratorientierung der BAL erlaubt
eine solche Struktur nicht (Knoll et al., 2006). Ein weiterer auffälliger Unterschied liegt im
Zugang des aktiven Zentrums. Während die BAL wie die meisten ThDP-abhängigen Enzyme
eine C-terminale α-Helix besitzt welche den Substratkanal verengt, fehlt diese bei der BFD
völlig. Dies führt zu einer Verschiebung und Erweiterung des Zugangs zum aktiven Zentrum
der BFD (vgl. Abb. 13) (Knoll et al., 2006). Aufgrund dieses erweiterten Substratkanals,
wurde in der BFD eine erleichterte Freisetzung der sterisch anspruchsvollen Carboligationsprodukte
vermutet (Kokova et al., 2009, Zavrel et al., 2008).
Wie bereits in Kapitel 1.4.4.1 und 1.4.4.2 besprochen ist die Ligaseaktivität der BAL um ein
Vielfaches höher als die der BFD. Die wesentlich höhere Aktivität der BAL z.B. bei der
Ligation von Benzaldehyd zu Benzoin (V max BAL: 320 U/mg, V max BFD: 0,25 U/mg) wird
zum größten Teil in der unterschiedlichen Größe der Substrat-Bindetaschen begründet (Knoll
et al., 2006). Hieraus resultiert auch das wesentlich breitere Substratspektrum der BAL, vor
allem für sterisch anspruchsvolle Substrate. Die Vergrößerung des aktiven Zentrums durch
den Austausch des His281 zu der kleineren Aminosäure Alanin führte in der BFD zu einer
erhöhten Carboligaseaktivität und einer Erweiterung des Substratspektrums, welche aber
immer noch nicht an die BAL heranreichen können (Kapitel 1.4.4.1) (Knoll et al., 2006). Die
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