Wissenschaft & Forschung

&Uuml;ber das gesamte Jahr verteilt publiziert die Redaktion der Nachrichten aus der Chemie Trendberichte &uuml;ber alle chemischen Disziplinen hinweg.

Trendberichte

Prof.Dr.

<h2>Posttranslationale Proteinmodifikationen bei Krankheiten</h2>Die molekulare Basis vieler Krankheiten sind Manipulationen bei solchen Proteinen, die bei der Bekämpfung von Krankheitserregern oder bei der Vermeidung von Krankheiten eine tragende Rolle spielen. Besonders bedeutend dabei sind kovalente Veränderungen – die posttranslationalen Modifikationen (PTM): Das Anbringen von zusätzlichen chemischen Gruppen an ein regulatorisches Protein verändert häufig dessen Aktivität, indem es seine Stabilität, Struktur, Biochemie, Lokalisation oder Wechselwirkung mit Bindungspartnern moduliert.<h2>Infektionen mit Legionellen</h2>Vor allem bakterielle Krankheitserreger manipulieren zentrale Proteine, um eine Infektion zu etablieren. Die Erreger von Krankheiten verwenden dabei häufig enzymatische Mechanismen oder PTM, die für menschliche Zellen zuvor unbekannt waren. Ein Beispiel ist das gramnegative Bakterium Legionella pneumophila, der Erreger der Legionärskrankheit.1)Legionellen infizieren Menschen, indem sie sich in Immunzellen der Lunge vermehren. Dazu programmieren sie die infizierte Zelle durch Sekretion von zirka 300 funktionell unterschiedlichen bakteriellen Faktoren um. Dabei spielen PTM eine wichtige Rolle.Legionellen beseitigen bedeutende Wirtsproteine, indem sie diese der zelleigenen Abfallbeseitigung im Proteasom zuführen.2) Zu diesem Zweck modifizieren die Legionellen die Zielproteine in einer enzymatischen Reaktionskaskade mit einer Kette aus Ubiquitinmolekülen. Ubiquitin (Ub) ist ein Protein aus 76 Aminosäuren, das zu einer perlschnurartigen Kette homopolymer verknüpft und an abzubauende Proteine angehängt wird. Dieser Schwanz aus Polyubiquitin, verknüpft über Lysin 48, ist das Erkennungssignal für das Proteasom, das modifizierte Protein abzubauen.Die Übertragung des Ubiquitin hängt dabei von drei hintereinander geschalteten Proteinen ab: Das Ub-aktivierende Enzym E1 bereitet Ubiquitin auf den Transfer vor, indem es das Ubiquitin am C-terminalen Carboxylat energetisch aktiviert. Das Ub-konjugierende Enzym E2 transportiert das aktivierte Ubiquitin zum Zielprotein. Die Ub-Ligase E3 transferiert das Ubiquitin kovalent auf das Substrat (Abbildung 1A).<figure><img src="https://media.graphcms.com/YJMUFbwcRpejfWS5YgBZ"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Klassische und neuartige Ubiquitinylierung. (A) Klassische Ubiquitinylierung abhängig von E1-, E2-, und E3-Enzymen. (B) Neuartige E1,E2-unabhängige Ubiquitinylierung durch das Legionellenenzym SidE.6,13)</figcaption></figure>
Bisher galt die Beteiligung der Enzyme E1, E2 und E3 als zwingend, wenn auch Bakterien im Laufe der Infektion einzelne Komponenten durch analoge Proteine ersetzten.2) Legionellen verwenden mehrere Effektorproteine, die hier E2- und E3-analoge Funktionen übernehmen.3–5)Zhao-Qing Luo und Mitarbeiter haben nun einen neuartigen Ubiquitinylierungsmechanismus entdeckt, der unabhängig von den Enzymen E1 und E2 funktioniert:6) Das bakterielle Enzym SidE wird während der Legionelleninfektion in die Wirtszelle sekretiert und aktiviert Ubiquitin ohne E1 und E2 und transferiert es dann auf Zielproteine. Die kleine GTPase Rab33b scheint dabei als Empfängermolekül für Ubiquitin zu fungieren.Als weiteren Unterschied benötigt SidE außerdem nicht das übliche Adenosintriphosphat (ATP) zur Ub-Aktivierung, sondern es nutzt Nikotinamidadenindinukleotid (NAD), um eine Argininseitenkette in Ubiquitin zu modifizieren (Abbildung 1B).In einem letzten enzymatischen Schritt wird Ubiquitin dann auf Rab33b übertragen und dabei Adenosinmonophosphat (AMP) freigesetzt. Dikic und Mitarbeiter haben kürzlich die Art der Verknüpfung zwischen Ubiquitin und Rab33b identifiziert:7) Ubiquitin wird an Arginin 42 phosphoribosyliert und bildet mit Serin 154 von Rab33b einen Phosphodiester.Zu SidE gibt es im Legionellengenom eine Reihe sequenzverwandter Enzyme (SdeA, SdeB, SdeC), sodass dieser ungewöhnliche und E1-E2-unabhängige Ub-Transfermechanismus ein generelles Phänomen sein könnte. Hier stellt sich die Frage, ob diese Modifikation auch in anderen Krankheitserregern oder in menschlichen Zellen selbst existiert.<h2>Parkinsonerkrankungen</h2>Die Parkinsonerkrankung wird unter anderem durch Fehlfunktionen von Enzymen mit Phosphorylierungsaktivität – den Proteinkinasen – hervorgerufen.8)Die auch als Schüttellähmung bekannte Krankheit ist die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung und äußert sich klinisch durch eine Vielfalt motorischer Symptome, darunter Haltungsstörungen, Ruhetremor, verlangsamte Bewegung und Steifheit. Ursache ist hier der Verlust dopaminerger Neuronen im motorisch bedeutsamen Bereich der Substantia nigra im Gehirn. Aminosäurepunktmutationen in den zwei menschlichen Proteinkinasen PINK1 und LRRK2 gelten seit einiger Zeit als eine mögliche Ursache bei der erblichen Form von Parkinson.8)Die Funktion der Proteinkinasen ist die Übertragung einer Phosphatgruppe von ATP auf die Seitenketten von Serin, Threonin oder Tyrosin. Durch die stark negative Ladung der Phosphatgruppe verändert sie häufig die Aktivität des Zielproteins. Daher gehören Proteinphosphorylierungen zu den relevantesten PTM, die intrazelluläre Signalnetzwerke stimulieren oder inhibieren. Fehlfunktionen von Proteinkinasen können also das ausbalancierte intrazelluläre Netzwerk empfindlich stören.Um die Auswirkungen von Kinasemutationen auf die Physiologie dopaminerger Neuronen und damit Parkinson auf molekularer Ebene zu verstehen, ist es unerlässlich, die Zielproteine von LRRK2 und PINK1 zu kennen. Zwei Studien haben nun erste Einblicke geliefert: Die Arbeitsgruppen um Alessi und Mann haben in einer proteomischen Studie erstmals mögliche Substrate identifiziert.9) LRRK2 phosphoryliert unter zellulären Bedingungen die vesikulären Transportregulatoren Rab10 und Rab8a an Thr73 beziehungsweise Thr72. Die krankheitsrelevante Mutante Gly2019Ser führt zu signifikant höheren Rab10/Rab8a-Phosphorylierungsniveaus. Dies resultiert in einer vermehrten Anreicherung der Proteine an intrazellulären Membranen. Da die Rab10/Rab8a-Phosphorylierung in einer Proteinregion mit hoher Bedeutung für die Interaktion mit nachgeschalteten Faktoren stattfindet, wirkt sich dies vermutlich auf vesikuläre Transportprozesse aus. Somit gerät die zelluläre Homöostase ins Ungleichgewicht und stört dadurch die Gesundheit dopaminerger Neuronen.In ähnlichem Zusammenhang steht die Funktion der Kinase PINK1, deren zelluläre Substrate Matthias Trost und Miratul Muqit näher beleuchtet haben.10) PINK1-Stimulation erhöht das Phosphorylierungsniveau von Rab8a an Ser111, wie ein proteomischer Ansatz gezeigt hat.10) Dieser Effekt ist aber indirekt, da Rab8a nicht der unmittelbare Empfänger der Phosphorylierung durch PINK1 ist. Wahrscheinlicher ist eine Stimulation nachgeschalteter Proteinkinasen durch PINK1, die dann auf Umwegen zu einem erhöhten Rab8-Phosphorylierungsniveau beitragen.Ähnlich wie die LRRK2-Situation verändert die Rab8a-Phosphorylierung die Interaktion mit Partnern, was sich auf nachgeschaltete zelluläre Prozesse auswirkt. Die PINK1-Aktivität beeinflusst direkt die Entsorgung von defekten Mitochondrien in dopaminergen Neuronen. Die Phosphorylierung von Rab8a beeinträchtigt daher vermutlich vesikuläre Transportvorgänge, die defekte Mitochondrien effektiv entsorgen und die Neuronen damit am Leben halten. In Parkinsonerkrankungen könnte diese Regulation gestört sein, wodurch vermehrt Neuronen absterben.Rab8a scheint auch eine Funktion bei der Interaktion mit α-Synuclein zu haben, einem Protein, das eine Rolle bei der Entstehung von Parkinsonerkrankungen spielt.11,12)Aymelt Itzen, Jahrgang 1977, studierte Biochemie an der Universität Hannover. Von 2003 bis 2007 promovierte er am Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie in Dortmund. Dort war er von 2007 bis 2008 Postdoc und von 2008 bis 2011 Projektgruppenleiter. Seit dem Jahr 2011 ist er Professor für Proteinchemie am Department Chemie der TU München. Hier erforscht er die molekularen Mechanismen der Manipulation menschlicher Zellen durch bakterielle Krankheitserreger.<div><img src="https://media.graphcms.com/Hcb4tjJT9KTzYm7rswpw">

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<ul><h2>Literatur</h2><li>
1 J. E. Mcdade C. C. Shepard, D. W. Fraser et al., New. Engl. J. Med. 1977, 297, 1197–1203.</li><li>
2 T. Maculins, E. Fiskin, S. Bhogaraju, I. Dikic, Cell Res. 2016, 26, 499–510.</li><li>
3 F. S. Hsu, X. Luo, J. Qiu et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2014, 111, 10538–10543.</li><li>
4 W. M. BruckertY. Abu Kwaik, Infect.Immun. 2016, 84, 99–107.</li><li>
5 A. T. Quaile, M. L. Urbanus, P. J. Stogios et al., Structure 2015, 23, 1459–1469.</li><li>
6 J. Qiu, M. J.Sheedlo, K. Yu et al., Nature 2016, 533, 120–124..</li><li>
7 S. Bhogaraju, S. Kalayil, Y. Liu et al., Cell 2016, 167, 1636–1649.</li><li>
8 B. J. Ryan, S. Hoek, E. A. FonR. Wade-Martins, Trends Biochem. Sci. 2015, 40, 200–210.</li><li>
9 M. Steger, F. Tonelli, G. Ho et al., eLife 2016, 5:e12813.</li><li>
10 Y. C. Lai, C. Kondapalli, R. Lehneck et al., EMBO Journal 2015, 34, 2840–2861.</li><li>
11 G. Yin, T. Lopes da Fonseca, S. E. Eisbach et al., Neurobiol. Dis. 2014, 70, 149–161.</li><li>
12 A. A. Cooper, A. D. Gitler, A. Cashikar et al., Science 2006, 313, 324–328.</li><li>
13 S. Bhogaraju, I. Dikic, Nature 2016, 533, 43–44.</li></ul>

Trendbericht

Biochemie 2016: Posttranslationale Proteinmodifikationen bei Krankheiten

Posttranslationale Proteinmodifikationen bei KrankheitenDie molekulare Basis vieler Krankheiten sind Manipulationen bei solchen Proteinen, die bei der Bekämpfung von Krankheitserregern oder bei der Vermeidung von Krankheiten eine tragende Rolle spielen. Besonders bedeutend dabei sind kovalente Ve...

<h2>Megaenzyme zur Biosynthese von Peptiden</h2>Die Antibiotika Penicillin, Vancomycin und Daptomycin sind prominente Beispiele für mikrobielle Peptide. Viele solcher Peptide werden nicht in Ribosomen synthetisiert, sondern von nichtribosomalen Peptidsynthetasen (NRPS).1) NRPS können sehr groß sein: Ein Beispiel ist die Kolossin-Synthetase Kol, die als einzelnes Protein mit einer Molekülmasse von zirka 1,81 MDa an die Größe bakterieller Ribosomen heranreicht.2)Dem hohen metabolischen Aufwand, der mit der Biosynthese solcher NRPS verbunden ist, steht der enorme chemische Strukturraum gegenüber, den diese Proteine erschließen. Dieser Strukturraum ist auch Resultat einer ausgeprägten Flexibilität der NRPS, was die Bausteine betrifft, die sie verarbeiten können. Dazu gehören neben nichtproteinogenen α- und β-Aminosäuren zum Beispiel α-Hydroxy- oder Aminobenzoesäuren. Insgesamt sind bereits mehr als 500 solcher Bausteine bekannt.3) Post-NRPS-Reaktionen erweitern zusätzlich die strukturelle Variabilität der Produkte. Zu Post-NRPS-Reaktionen gehören Oxidationen, Reduktionen, Halogenierungen, Alkylierungen und Glykosylierungen.<h2>Ein mechanistisches Modell</h2>Heute existiert ein generell akzeptiertes mechanistisches Modell für die NRP-Biosynthese.1) Die meisten NRPS-Systeme sind linear und bestehen aus biosynthetischen Modulen, deren Zahl der im Produkt vorhandenen Bausteine entspricht. Die verschiedenen Module können in einem einzigen Enzym (Typ-I-NRPS) oder auf mehreren, miteinander interagierenden Proteinen lokalisiert sein (Typ-II-NRPS).Wie in einem industriellen Fließbandprozess lädt das erste Modul, das Initiationsmodul, die erste Aminosäure; die folgenden Elongationsmodule verlängern die jeweiligen (Vorläufer-)Intermediate sukzessiv um jeweils einen weiteren definierten Baustein.Die Module wiederum lassen sich in individuelle Domänen unterteilen. Ein Elongationsmodul besteht aus mindestens drei Domänen: Eine Adenylierungsdomäne (A-Domäne) vermittelt die Selektion und Aktivierung eines bestimmten Bausteins als Aminoacyladenylat sowie dessen Transfer auf ein Peptidyl-Carrier-Protein (PCP). Dort wird das Substrat kovalent als Thioester an eine posttranslational installierte, prosthetische Phosphopantetheingruppe (PPant) gebunden. Der 18 Å lange PPant-Arm dient nicht nur als kovalenter Anker für die Bausteine oder Intermediate, sondern erlaubt zudem deren Transport tief in die aktiven Zentren der benachbarten katalytischen Domänen. Eine Kondensationsdomäne (C-Domäne) katalysiert die Knüpfung einer Peptidbindung zwischen benachbarten Acyl-S-PCP-Intermediaten. Dies führt zum Transport der wachsenden Peptidkette entlang der NRPS. Am terminalen PCP der NRPS angelangt, spaltet meist eine Thioesterasedomäne (TE-Domäne) das Produkt ab, beispielsweise durch Hydrolyse zum linearen Peptid oder durch intramolekulare Macrocyclisierungsreaktion zu cyclischen Derivaten (Abbildung 1).<figure><img src="https://media.graphcms.com/E7SfPY2vSaW8CYlcUkwH"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Grundlagen der NRPS-Biosynthese: Nach Aktivierung der Peptidyl-Carrier-Proteine (PCPs) durch eine Phosphopantetheinyl-Transferase werden Thiolfunktionen selektiv beladen. Dies wird durch die individuellen A-Domänen der Module katalysiert. Die C-Domänen (hier C1 und C2) katalysieren sukzessive die Peptidbindungsknüpfung. Das resultierende Peptid wird für einen erneuten Katalysezyklus von der terminalen PCP durch eine TE-Domäne abgespalten. Gleichzeitig wird die Synthetase für einen erneuten Katalysezyklus frei.</figcaption></figure>
<h2>Aktivierung und Transport von Bausteinen und Intermediaten</h2>Um die NRPS-Biosynthese zu verstehen, ist die Aufklärung der Mechanismen der Einzelreaktionen und Transportprozesse in und zwischen NRPS-Modulen auf molekularer Ebene unerlässlich.Die enorme Größe der intakten Systeme erschwert es, sie rekombinant herzustellen, zu isolieren und zu kristallisieren. Daher wurde zunächst nur die Struktur einzelner Domänen oder zweier miteinander verknüpfter Domänen (Di-Domänen) untersucht.4) Die Sekundär- und Tertiärstrukturen der PCP zeigten sich dabei als hoch konserviert. PCP weisen ein charakteristisches Motiv aus vier Helices und einem ausgedehnten Loop zwischen den Helices 1 und 2 auf. Der PPant-Arm wird an ein konserviertes Serin in der N-terminalen Loop-Region der Helix 2 installiert.Frühe Strukturuntersuchungen mit NMR-Spektroskopie zeigten PCP-Konformationsänderungen von apo- zu holo- und Acyl-S-PCP-Strukturen.5) Man vermutete, dass diese Strukturänderungen dazu beitrugen, PCP-Oberflächen zu modulieren. Dadurch sollten sich selektiv Kontakte zu den katalytischen Domänen eines NRPS-Moduls bilden, die den Katalysezyklus koordinieren.Neuere Strukturaufklärungen zeigen jedoch etwas anderes: Apo- und holo-PCP-Domänen haben durchgehend nur eine einzige Konformation, die A/H-Konformation. Die Strukturen von PCP bei intakten Modulen verändern ihre Konformation offenbar nicht wesentlich.6,7)Im Gegensatz dazu nehmen A-Domänen unterschiedliche Konformationen ein. Sie weisen eine neuartige, konservierte Faltung auf. Sie bestehen aus einer großen, N-terminalen Domäne (Acore) und einer kleineren, C-terminalen Subdomäne (Asub), die über einen kurzen Linker mit der PCP des Moduls verbunden ist. Eine offene Konformation, bei der Asub vom aktiven, hydrophoben Zentrum in Acore weg zeigt, erlaubt den Eintritt von ATP und der zu aktivierenden freien Aminosäure in Acore (Abbildung 2A). Die korrekte Aminosäure wird dort durch deren Interaktionen mit acht bis zehn entscheidenden Resten im aktiven Zentrum der Acore-Domäne ausgewählt.8,9)<figure><img src="https://media.graphcms.com/rQHckA3QU6dWM7kym4Kw"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Konformationsänderungen in NRPS-Modulen. A) bei der Beladung des Moduls mit einer Aminosäure: (I) offene Konformation, die den Eintritt der freien Aminosäure (grün) und von ATP erlaubt; (II) geschlossene Konformation, diese katalysiert die Aktivierung der Aminosäure als Aminoacyl-Adenylat (rot); (III) Beladung des PPant-Arms am PCP in einer geschlossenen Konformation nach Rotation von Asub um 140°. B) Gleichzeitige Aktivierung der Aminosäure in Acore und Bindung des PPant-gebundenen Substrats in der C-Domäne. C) In der Enterobactin-Synthetase EntF führt eine Rotation von Asub um 180° zu einem Transfer des PPant-gebundenen Substrats in die Formylierungsdomäne.</figcaption></figure>
Durch die Substratbindung in Acore bildet sich eine geschlossene, Aminoacyl-Adenylat-katalysierende Konformation. Nach Aktivierung der Aminosäure dreht sich Asub um 140°. Dadurch positioniert sich gleichzeitig der PPant-Arm der PCP in Acore und führt dort zur Übertragung der aktivierten Aminosäure auf die prosthetische Gruppe.10,11)Sobald die prosthetische Gruppe beladen ist, wechselwirken sowohl der PPant-Arm als auch das daran gebundene Substrat vorübergehend mit dem PCP, was eine Rotation von Asub-PCP weg von Acore begünstigen sollte.12,13) Damit stellt sich die Frage, ob diese dynamischen Prozesse zum selektiven Transport der PCP-gebundenen Substrate zu allen anderen katalytischen Domänen ausreichen. Um sie zu beantworten, sind Strukturdaten intakter NRPS-Module erforderlich.<h2>Strukturen intakter NRPS-Module</h2>Arbeiten von Marahiel, Essen und Mitarbeitern gaben 2008 erstmals Einblicke in die Struktur eines intakten NRPS-Moduls.14) Durch eine einzelne Mutation (Ser1003 ! Ala1003) in der PPant-Bindestelle der PCP-Domäne ließ sich das terminale NRPS-Modul SrfA-C der Surfactin-Biosynthese kristallisieren. Das Modul aus vier Domänen (C-A-T-TE) katalysiert den Einbau von Leucin sowie die TE-vermittelte Makrolactonisierung des linearen Peptidvorläufers, bei der sich das fertige Surfactin von der NRPS abspaltet.Die Strukturen der einzelnen Domänen in SrfA-C sind genauso gefaltet wie alle bisher charakterisierten individuellen Domänen unterschiedlicher NRPS-Systeme. Ein 32 Aminosäuren langer Linker, der stark mit den Oberflächen der C-Domäne und Acore interagiert, verbindet beide Domänen fest miteinander. Das aktive Zentrum der A-Domäne bindet Leucin und zeigt in dieselbe Richtung wie das der C-Domäne.Asub und das PCP, die ein flexibler 15-Aminosäure-Linker miteinander verknüpft, befinden sich auf der gleichen Seite dieser starren C-A-Plattform. Aus dieser Konformation resultiert eine Anordnung, in welcher der PPant-tragende Rest Ser1003 (hier Ala1003) der PCP nur zirka 16 Å vom aktiven Zentrum der C-Domäne entfernt ist. Ein Substrat, das über den PPant-Arm am aktiven holo-Protein gebunden ist, ließe sich damit problemlos in das aktive Zentrum einführen.Die Struktur zeigt aber auch, dass A1003 etwa 43 Å beziehungsweise 57 Å von den aktiven Zentren der TE- und der A-Domäne entfernt ist. Damit können aktive Zentren im Modul nur durch Konformationsänderungen erreicht werden.Erst kürzlich verknüpften Gulick und Mitarbeiter die beschriebenen katalytischen Prozesse in A-Domänen mit den Konformationsänderungen eines NRPS-Moduls, die für den Substrattransport zwischen den einzelnen Domänen nötig sind.15) Die Autoren klärten die Strukturen zweier NRPS-Module mit identischem Domänenaufbau wie SrfA-C (C-A-PCP-TE) auf, allerdings jeweils in Form aktiver holo-Proteine. Die Strukturen des Proteins AB3403 zeigen eine Konformation, in welcher der Cofaktor des PCPs in der C-Domäne gebunden ist. In einer Struktur der Enterobactin-Synthetase EntF wurde dieser durch einen mechanismusbasierten Inhibitor in der A-Domäne fixiert. Der Aminosäurebaustein in Acore wird diesen Daten zufolge in derselben Konformation adenyliert, in der auch das Aminoacyl-S-PCP-Substrat an die C-Domäne gebunden ist (Abbildung 2B). Rotation von Asub ermöglicht dementsprechend sowohl die Adenylierungsreaktion in Acore als auch die Kondensationsreaktion in der C-Domäne. Die Knüpfung der Peptidbindung, katalysiert durch die C-Domäne, und die Substratadenylierung in der A-Domäne laufen gleichzeitig ab. Daraus ergibt sich eine hohe katalytische Effizienz des Moduls.Die Bedeutung der strukturellen Dynamik der Asub-PCP-Einheit zeigen auch die Untersuchungen von Schmeing und Mitarbeitern am intakten holo-Initiationsmodul der Gramicidin-NRPS.16) Dieses Modul lädt Valin, das durch eine Formylierungsdomäne (F-Domäne) zunächst N-formyliert wird. Demzufolge weist das Modul eine F-A-PCP-Struktur auf. Die F-Domäne ist durch eine stabile Kontaktfläche in einer gestreckten Konformation mit Acore verbunden. Die aktiven Zentren der F-Domäne und von Acore sind daher weit voneinander entfernt.Mit vier Kristallstrukturen des Proteins ließ sich der gesamte intramodulare Katalysezyklus aufklären. Nach Bindung von Valin und ATP im aktiven Zentrum von Acore führt eine Rotation von Asub um zirka 30° zunächst zur geschlossenen Adenylierungskonformation. Nach Bildung von Val-AMP rotiert Asub um 140°, was eine Beladung des PCPs mit der Aminosäure ermöglicht. Eine weitere Konformationsänderung transportiert nun das Substrat zur F-Domäne. Eine Drehung um 180° beziehungsweise um 75° führt zu einer Translokation von Asub und der PCP um 21 Å beziehungsweise 61 Å (Abbildung 2C). Die räumliche Anordnung, die sich nun ergibt, erlaubt schließlich die N-Formylierung des PPant-gebundenen Valins im aktiven Zentrum der F-Domäne.<h2>Fazit</h2>Die beschriebenen Untersuchungen an voll funktionsfähigen NRPS-Modulen zeigen die Bedeutung von Asub-PCP und damit für den intramodularen Substrattransport zwischen den einzelnen katalytischen Domänen. Vermutlich sind auch Interaktionen katalytischer Domänen mit dem PCP-gebundenen Substrat wichtig, beispielsweise zwischen C-Domänen und Aminoacyl-S-PCPs, um die Bewegung der PCPs zu steuern.7,15,17,18) Um diese Effekte zu analysieren und zu verstehen, müssen viele weitere NRPS-Strukturen untersucht werden. Zur Aufklärung der räumlichen Gesamtstruktur von NRPS-Systemen wird es schließlich nötig sein, die Interaktionen zwischen verschiedenen NRPS-Modulen in bi- oder multimodularen Proteinen zu kennen.Elke Duell studierte Biochemie an der TU München. Seit 2015 arbeitet die Stipendiatin der Deutschen Bundesstiftung Umwelt in der Arbeitsgruppe von Tobias Gulder an ihrer Dissertation zur Biosynthese und biologischen Bedeutung cyanobakterieller Naturstoffe.<div><img src="https://media.graphcms.com/4P2x94IJS0GLgGO0NSTA">

</div>Tobias A. M. Gulder studierte und promovierte an der Universität Würzburg im Umfeld von Gerhard Bringmann. Nach einem Postdoc bei Bradley S. Moore am Scripps Institute of Oceanography in San Diego begann er im Jahr 2011 gefördert durch ein Liebig- und ein Emmy-Noether-Stipendium seine eigenständigen Arbeiten an der Universität Bonn. Seit dem Jahr 2014 ist er Professor für Biosystemchemie an der TU München. Seine Forschungsinteressen sind die Aufklärung der Struktur und Biosynthese bioaktiver, bakterieller Naturstoffe und die Entwicklung biokatalytischer Methoden in der Naturstoffsynthese.<div><img src="https://media.graphcms.com/qvEZJOvNSoqcNS66LMWY">

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<ul><h2>Literatur</h2><li>
1 H. Hur, C. R. Vickery, M. D. Burkart, Nat. Prod. Rep. 2012, 29, 1074–1098.</li><li>
2 H. B. Bode, A. O. Brachmann, K. B. Jadhav, et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 10352–10355.</li><li>
3 C. T. Walsh, R. V. O’Brien, C. Khosla, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 7098–7124.</li><li>
4 M. A. Marahiel, Nat. Prod. Rep. 2016, 33, 136–140.</li><li>
5 A. Koglin, M. R. Mofid, F. Löhr et al., Science 2006, 312, 273–276.</li><li>
6 K. J. Weissman, Nature Chem. Biol. 2015, 11, 660–670.</li><li>
7 T. Kittilä, A. Mollo, L. K. Charkoudian, M. J. Cryle, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 9834–9840.</li><li>
8 E. Conti, T. Stachelhaus, M. A. Marahiel, P. Brick, EMBO J. 1997, 16, 4174–4183.</li><li>
9 T. Stachelhaus, M. D. Mootz, M. A. Marahiel, Chem. Biol. 1999, 6, 493–505.</li><li>
10 A. M. Gulick, ACS Chem. Biol. 2009, 4, 811–827.</li><li>
11 J. A. Sundlov, C. Shi, D. J. Wilson, C. C. Aldrich, A. M. Gulick, Chem. Biol. 2012, 19, 188–198.</li><li>
12 A. C. Goodrich, B. J. Harden, D. P. Früh, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 12100–12109.</li><li>
13 M. J. Jaremenko, D. J. Lee, S. J. Opella, M. D. Burkart, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 11546–11549.</li><li>
14 A. Tanovic, S. A. Samel, L. O. Essen, M. A. Marahiel, Science 2008, 321, 659–663.</li><li>
15 E. J. Drake, B. R. Miller, C. Shi et al., Nature 2016, 529, 235–238.</li><li>
16 J. M. Reimer, M. N. Aloise, P. M. Harrison, T. M. Schmeing, Nature 2016, 529, 239–242.</li><li>
17 T. Kittilä, M. Schoppet, M. J. Cryle, ChemBioChem 2016, 17, 576–586.</li><li>
18 K. I. Bloudoff, D. A. Alonzo, T. M. Schmeing, Cell Chem. Biol. 2016, 23, 331–339.</li></ul>

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Posttranslationale Proteinmodifikationen bei Krankheiten

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