Wissenschaftsdisziplinen
Biologie (50%); Chemie (50%)
Abstract
Enzyme haben in den letzten Jahren auf vielen Gebieten sehr an Bedeutung gewonnen. Eine Gruppe von Enzymen,
die in letzten Zeit sehr stark untersucht worden ist (EU BRIDGE-T und EU BIOTECH Projekt), sind Lipase.
Obwohl ihre Funktionen in der Natur noch weitgehend unbekannt sind, gewannen sie aber auf Grund ihrer
bemerkenswerten Eigenschaften große Bedeutung in der Industrie.
Lipasen können ein äußerst breites Spektrum an Verbindungen auf mitunter sehr selective Weise verändern. Der
dieser Reaktion zugrunde liegende Enzymmechanismus ist trotz vieler Anstrengungen bis heute nicht vollständig
aufgeklärt worden. Damit verbunden können Eigenschaften wie PH-Optimum, T-Optimum usw. eines Enzyms
auch nur ansatzweise auf molekularer Ebene erklärt werden.
Ziel dieses Projektes ist es den Enzymmechanimus, welcher der katalytischen Reaktion innerhalb eines PH-
Bereiches zugrunde liegt, zu verstehen. Dabei wird der Einfluß von geladenen oder partiell geladenen Animosäuren
in der Nähe des katalytischen Zentrums auf die Reaktion untersucht. Dies wird mit Hilfe der Methoden des
"Protein Engineerings" durchgeführt.
Das für diese Untersuchungen verwendete Enzym ist eine pilzliche Lipase: Cutinase von Fusarium solami. Die
räumliche Struktur dieses Enzyms wurde bereits mit einer außergewöhnlichen Auflösung (1.25 A) bestimmt und
die Daten darüber sind verfügbar. Basierend auf dieser Struktur wurden am Computer räumliche Strukturmodelle
von sechs weiteren sehr ähnlich aufgebauten pilzlichen Cutinasen erstellt. Mit Hilfe von spezieller Software,
welche die Ladungsverhältnisse ("Electrostatics"), abhängig vom PH-Wert, von geladenen Aminosäuren im Enzym
berechnet, kann nun der Einfluß von bestimmten beladenen Aminosäuren auf ihre Umgebung vorhergesagt werden.
Durch Austausch von geladenen Aminosäuren ("Charged mutations") in der F. solani Cutinase können nun die am
Computer berechneten Einflüsse in der Realität durch Aktivitätsbestimmungen und Strukturaufklärung des
mutierten Enzyms untersucht werden. Ziel dieser Arbeit ist es den Mechanismus, der dem PH-Optimum dieser
Cutinase zugrunde liegt, auf molekularer Ebene zu verstehen und das PH-Optimum danach vielleicht sogar zu
verändern.