Ancestral sequence reconstruction: understanding shifts in substrate specificity of GMC oxidoreductases
Abstract
Breiterer Forschungskontext / theoretischer Rahmen. Die Glucose-Methanol-Cholin (GMC) -Superfamilie der FAD-abhängigen Oxidoreduktasen umfasst eine Reihe von Oxidasen und Dehydrogenasen, die auf verschiedene Elektronendonorsubstrate wie Zucker oder Alkohole wirken. Diese große Superfamilie von Oxidoreduktasen ist durch einen gemeinsame Proteinfold und eine enge phylogenetische Beziehung definiert und umfasst industriell relevante Enzyme wie Arylalkoholoxidasen (AAO) und Pyranosedehydrogenasen (PDH), die eine Klade dieser Superfamilie bilden, oder Glucoseoxidasen (GOx), Glucosedehydrogenasen (GDH), die eine weitere GMC-Klade bilden. Hypothesen / Forschungsfragen / -ziele. Sowohl die AAO / PDH- als auch die GOx / GDH-Kladen von GMC-Oxidoreduktasen scheinen einen gemeinsamen Vorfahren zu haben, der höchstwahrscheinlich ein generalistischer Biokatalysator war, und dass die Substratspezifitäten dieser einzelnen Enzyme während der Evolution langsam eingeführt wurden. AAOs sind hauptsächlich auf aromatischen Alkoholen aktiv und zeigen eine ausgeprägte Aktivität mit Sauerstoff, während PDHs verschiedene Zucker oxidieren und eine vernachlässigbare Aktivität mit Sauerstoff zeigen. Sowohl GOx als auch GDH oxidieren Glucose, gleichzeitig ist die Reaktivität mit Sauerstoff für GOx im Vergleich zu freiem FAD signifikant erhöht, während GDH fast fast keine Aktivität mit Sauerstoff zeigt. Wir sind an Struktur / Funktions-Beziehungen dieser Enzyme interessiert, dh wie Aminosäurereste in unmittelbarer Nähe des FAD die Reaktivität mit Sauerstoff modulieren (im Vergleich zu freiem FAD erhöhen oder verringern) und wie der Übergang von einem Alkohol oxidierend zu einem zuckeroxidierenden Enzym während der Evolution vor sich ging. Ansatz / Methoden. Wir werden Ahnensequenzrekonstruktion (ASR) verwenden, um gemeinsame Vorfahren an verschiedenen internen Knoten der AAO / PDH sowie der phylogenetischen GOx / GDH-Bäume mithilfe von GRASP (Graphic Representation of Ancestral Sequence Predictions), das von unseren Partnern der Universität von Queensland, Brisbane, entwickelt wurde, vorherzusagen. Wir werden dann die biochemischen und biophysikalischen Eigenschaften dieser Ahnenenzyme untersuchen.
Publikationen
Mitarbeiter*innen
Dietmar Haltrich
Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Dietmar Haltrich
dietmar.haltrich@boku.ac.at
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Projektleiter*in
01.06.2020 - 31.12.2024
Georg Schütz
Dipl.-Ing. Dr. Georg Schütz
georg.schuetz@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-35012, 75213
Projektmitarbeiter*in
01.06.2020 - 31.12.2024
Leander Sützl
Dipl.-Ing. Dr. Leander Sützl
leander.suetzl@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-75214
Projektmitarbeiter*in
01.10.2023 - 30.06.2024