Coprohäm - ein natürlich vorkommender Cofaktor?

Häm-Enzyme sind für eine Vielzahl unterschiedlicher Reaktionen und Aufgaben im Leben verantwortlich. Die Häm-Biosynthese in Prokaryoten folgt entweder dem coproporphyrinabhängigen oder dem sirohämabhängigen Stoffwechselweg. In beiden Fällen ist Coprohäm das Substrat für den letzten Biosyntheseschritt. In Desulfovibrio desulfuricans wurde festgestellt, dass das Speicherprotein Bakterioferritin große Mengen an Coprohäm speichert. Diese und andere Daten in der Literatur deuten darauf hin, dass Coprohäm ein weiterer natürlich vorkommender Cofaktor sein könnte. Wir werden diesem Hinweis nachgehen, um unser Verständnis der biochemischen Stoffwechselwege zu vergrößern. Die Hypothese lautet, dass Coprohäm ein natürlich vorkommender Cofaktor in prokaryotischen Lebewesen ist. Coprohäm hat sich als redoxaktives Substrat für ein Enzym (Coprohäm-Decarboxylase) erwiesen. In diesem Projekt werden wir über diese Reaktion hinausgehen und testen, ob sich einige Organismen so entwickelt haben, dass sie Coprohäm gegenüber Häm b bevorzugen. Ausgewählte, gut untersuchte Häm-Enzyme, die mit Coprohäm rekonstituiert sind werden biochemisch und biophysikalisch untersucht. Dies ermöglicht uns eine vergleichende Bewertung des katalytischen Potenzials von Coprohäm-Enzymen. Darüber hinaus werden weitere Häm-Enzyme aus Organismen, die den Sirohäm- oder Coproporphyrin-abhängigen Stoffwechselweg nutzen, in ihrem Coprohäm-gebundenen Zustand untersucht. Weiters werden wir mit Hilfe computergestützter Methoden nach noch nicht vorhergesagten Coprohäm-bindenden Proteinen suchen. Wenn sich diese Hypothese bestätigt, müssen wir die Lehrbücher der Biochemie neu schreiben. Dieses Grundlagenforschungsprojekt wird uns helfen, die Struktur-Funktions-Beziehungen dieser Enzymklassen zu verstehen und wichtige Erkenntnisse über die notwendigen Voraussetzungen für eine effiziente Katalyse liefern. Coprohäm-gebundene Enzyme sind potenziell interessant für den biotechnologischen Einsatz in Industrie und Medizin.