Katalase-Peroxidasen aus den pflanzenpathogenen Pilzen

Katalase-Peroxidasen sind bifunktionelle Enzyme die sowohl peroxidatische als auch katalatische Aktivität aufweisen. Physiologisch sind sie in dem Abbau von Wasserstoffperoxid – der häufigsten intrazellulären reaktiven Substanz des Sauerstoffs beteiligt. Phylogenetisch gehören alle bekannte Katalase-Peroxidasen in die Superfamilie von bakteriellen, pilzlichen und pflanzlichen Häm Peroxidasen und sind dabei die einzige Vertreter mit signifikanter katalatischer Aktivität. Nach der genomischen Analyse in den neu-sequenzierten pilzlichen Genomen waren vier verschiedene katG Gene aus den Phytopathogenen Gibberella zeae und Magnaporthe grisea für die Klonierung und heterologe Expression ausgewählt. Die gesetzte Ziele betragen die Untersuchung der nativen Expression, zellulären Lokalisierung, sowie Struktur-Funktion Beziehungen. Diese Katalase-Peroxidasen aus Ascomyceten gehören zu einer neuen, nicht beschriebenen Gruppe von pilzlichen Häm Peroxidasen. Die Gibberella zeae KatG01 besitzt ganz einzigartige Gen-fusion mit einem Region der für Cytochrom P450-ähnliche Domäne kodiert. Dadurch entsteht eine komplexe Häm Oxidoreduktase mit drei Funktionen. Die native Expression von den zwei katG Paralogen wird mit der quantitativen PCR in Echtzeit in beiden Ascomyceten untersucht. Nach erfolgreicher heterologen Expression und schneller Reinigung der rekombinanten Enzymen wird eine komparative Analyse durchgeführt mit dem Ziel einer Selektion der attraktivster Katalase-Peroxidase für die Protein-Kristallisierung. Nach konventionellen kinetischen und spektralen Analysen wird die Methodologie der Transient-kinetik angewendet um die Detaile von KatG-typischen redox Intermediatoren zu erforschen. Die Komplexität der Kinetik ist wahrscheinlich noch erhöht im Fall des Gibberella zeae katG01& cyt P450 multidomänen Proteins. Kinetische und spektrale Parameter von getrennter cyt P450 Domäne werden auch separat untersucht um die komplexe Eigenschaften des multidomänen Proteins zu interpretieren. Gesättigte ortspezifische Mutagenese in ausgewählten Orten wird durchgeführt um die Besonderheiten der Katalase und Peroxidase Reaktivität sowie die Unterschiede zwischen bakteriellen und pilzlichen Katalase-Peroxidasen zu verstehen. Erwartete Ergebnisse können einen signifikanten Beitrag zur Erklärung des Mechanismus der Interaktion zwischen Pflanzen und den pilzlichen Pathogenen leisten und damit eine Hilfe für die globalen Maßnahmen gegen die Verbreitung von gefährlichen Pilzen in Getreide darlegen.