Molekulare Evolution von Häm Peroxidasen aus Schädellosen

Die Häm Peroxidasen aus Cephalochordata (Schädellosen - Chordatiere) repräsentieren eine noch ganz unerforschte anzestrale Evolutionslinie die sich in weiteren Stufen zu Thyroid Peroxidasen aus Säugetieren entiwckelt hat. Wir haben vorher in einer phylogenetischen Studie gezeigt, dass die Häm Peroxidase Gene aus der Gattung Branchiostoma eine sehr hohe Sequenzhomologie mit bekannten Thyroid- und Lacto- Peroxidasen aus Wirbeltieren besitzen und laut Sequenzvergleich haben sie auch alle essentielle Aminosäuren-Reste in aktiven Zentren. Im vorliegenden Projekt werden wir die Struktur-Funktion Beziehungen dieser eigenartigen Peroxidasen von Urochordaten erforschen. Zuerst werden wir die native Expression bei verschiedenen physiologischen Konditionen mittels real-time PCR erforschen und den genomischen Inhalt von entsprechenden Genen genau untersuchen. In nächster Stufe werden wir die typische UVvis und ECD Spektren von rekombinant produzierten Branchiostoma belcheri & floridae Peroxidasen überprüfen. Mittels Massen Spektrometrie werden wir die für diese Superfamilie typische kovalente Verbindung zwischen der prostetischen Häm Gruppe und der Polypeptidkette analysieren. Später werden auch die katalytische Eigenschaften und der dominierende Reaktionsmechanismus dieser Oxidoreduktasen untersucht. Mit mehreren präzisen Methoden werden wir vor allem die Formierung von Hypoiodige Säure mit antibakterieller Wirkung die vermutlich durch diese Peroxidasen produziert werden kann untersuchen. Im Fokus wird besonders die Iodienierung von ausgewählten Modelsubstanzen stehen, die zur Formierung von Thyroxin und ähnlichen Hormonen führt. Unsere Resultate sollen dazu führen dass es möglich wird die hochgereinigte Peroxidasen aus Schädellosen Tieren als Modelsystem für die menschliche Thyroid Peroxidase zu verwenden von der die 3D struktur noch fehlt, weil ihre Produktion in grossen Mengen sehr problematisch ist. Zum Schluss werden wir versuchen die rekombinante Branchiostoma Peroxidasen zu krystallisieren um die enzymatische Iodinierung auf molekularer Ebene zu erforschen.