Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Weiteres

Login für Redakteure

Evolution of structure and function of putrescine N-methyltransferase

Putrescin-N-methyltransferase (PMT) ist das erste spezifische Enzym für die Bildung von Nicotin und Tropanalkaloiden in Solanaceen. Seine Aminosäuresequenz ähnelt dem Primär­stoffwechsel-Enzym Spermidinsynthase (SPDS), das vermutlich den evolutionären Vorläufer darstellt. Als Folge der Aminosäureänderungen im Lauf der Evolution ergaben sich zwei wesentliche Funktionsänderungen im Enzym: 1. als Cosubstrat verwendet SPDS decarboxy­liertes S-Adenosylmethionin, während S-Adenosylmethionin der Methylgruppendonator für PMT ist; 2. SPDS bewerkstelligt den Transfer einer Aminopropylgruppe, PMT überträgt Methylgruppen. Ziel des Projekts ist zu verstehen, welche Aminosäureaustausche notwendig waren, um ausgehend von der Spermidinsynthase aus Datura stramonium die Entwicklung von Putrescin-N-methyltransferase zu ermöglichen. Der Vergleich der Aminosäuresequenzen von SPDS- und PMT-Enzymen und virtuelle Computermodelle zeigen, welche Aminosäuren für die zielgerichtete Mutagenese ausgewählt werden können. Anschließend werden alle mutierten Enzyme einer detaillierten biochemischen Charakterisierung unterzogen, um so aufgrund der enzymatischen Eigenschaften Auskunft über mögliche evolutionäre Stadien zu erhalten. Schließlich wird die PMT aus Datura stramonium gereinigt und kristallisiert, um mit Röntgen­strukturanalyse das aktive Zentrum darzustellen. Nach neuen Erkenntnissen kommen Tropan­alkaloide auch in Brassicaceen vor. Die Beteiligung von PMT an der Tropanalkaloid­biosynthese in Brassicaceen und ihre mögliche Abstammung von SPDS wird vergleichend zu Solanaceen untersucht.

Kooperationen:

  • Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie, PD Dr. Wolfgang Brandt
  • Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Biochemie und Biotechnologie, Abt. Physikalische Biotechnologie, Prof. Dr. Milton T. Stubbs

Zum Seitenanfang