Strukturuntersuchungen zum Reaktionsmechanismus an der Alkylsulfatase AtsK aus Pseudomonas putida S-313

Müller, Ilka

dc.contributor.advisor	Sheldrick, George M. Prof. Dr.	de
dc.contributor.author	Müller, Ilka	de
dc.date.accessioned	2004-01-21T12:11:55Z	de
dc.date.accessioned	2013-01-18T10:30:13Z	de
dc.date.available	2013-01-30T23:51:21Z	de
dc.date.issued	2004-01-21	de
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B6B0-8	de
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1984
dc.description.abstract	Die Alkylsulfatase AtsK ist eines aus einer Gruppe von Proteinen, die von Pseudomonas putida unter Sulfatmangel gebildet werden und die es dem Organismus erlauben, verschiedene organische Sulfonate und Sulfatester als Schwefelquellen zu nutzen. AtsK setzt alphatische Sulfatester zu Sulfat und dem entsprechenden Aldehyd um. Für die Katalyse benötigt das Enzym Eisen(II) und alpha-Ketoglutarsäure. Das Kosubstrat wird zu Succinat und Kohlendioxid umgesetzt, weshalb man AtsK zur der Familie der nicht-Häm-Fe(II)-alpha-Ketoglutarat-abhängigen Dioxygenasen zählt. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Bestimmung der Kristallstrukturen verschiedener AtsK-Ligand-Komplexe die Charakterisierung des Eisenzentrums im Fe-alpha-Ketoglutarat-AtsK-Komplex mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie. Im Vergleich mit röntgenographischen und spektroskopischen Daten anderer Fe(II)-alpha-Ketoglutarat-abhängigen Dioxygenasen wird ein Katalysemechanismus für AtsK vorgeschlagen und in Hinblick auf für die Enzymfamilie allgemein geltenden Aspekte diskutiert. Für einige Fe(II)-alpha-Ketoglutarat-abhängigen Dioxygenasen ist bekannt, dass es in Abwesenheit von Substrat zur Oxidation des Kosubstrats kommen kann. Bei dieser ungekoppelten Kosubstratoxidation entstehen reaktive Radikalintermediate, die durch Reaktion mit einer Tyrosinseitenkette abgefangen werden können, wodurch der Organismus vor schwereren Schäden geschützt wird. Die Struktur der AtsK im Komplex mit Eisen und Succinat legt nahe, dass auch AtsK über einen entsprechenden Schutzmechanismus verfügt. Über die Bestimmung der Kristallstruktur von AtsK im Komplex mit verschiedenen Organoschwefelverbindungen konnte weiterhin gezeigt werden, dass aliphatische Sulfonate in gleicher Weise wie die entsprechenden Sulfatestern an die Substratbindestelle der AtsK koordinieren. Die Annahme, dass es sich bei den Sulfonaten ebenfalls um Substrate der AtsK handelt, konnte durch nachfolgende Aktivitätstests bestätigt werden.	de
dc.format.mimetype	application/pdf	de
dc.language.iso	ger	de
dc.rights.uri	http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyrdiss.htm	de
dc.title	Strukturuntersuchungen zum Reaktionsmechanismus an der Alkylsulfatase AtsK aus Pseudomonas putida S-313	de
dc.type	doctoralThesis	de
dc.title.translated	Structural analysis on the reaction mechanism of the alkylsulfatase AtsK from Pseudomonas putida	de
dc.contributor.referee	Sheldrick, George M. Prof. Dr.	de
dc.date.examination	2003-11-06	de
dc.description.abstracteng	The alkylsulfatase AtsK is one of several proteins expressed by Pseudomonas putida under sulfate starvation, which enable the organism to use various organic sulfonates and sulfate esters as a sulfur source. AtsK liberates sulfate and the corresponding aldehyde from aliphatic sulfate esters. The enzyme requires iron(II) and alpha-ketoglutaric acid for catalysis. This co-substrate is transformed into succinate and carbon dioxide, thus the enzyme belongs to the family of non-heme-Fe(II)-alpha-ketoglutarate dependent dioxygenases. The thesis describes the crystal structures of various AtsK-ligand complexes and the characterization of the iron centre in the Fe(II)-alpha-ketoglutarate-AtsK complex via X-ray absorption spectroscopy. Combination of these results with structural and spectroscopical data available for other Fe(II)-alpha-ketoglutarate dependent dioxygenases allows to formulate a catalytic mechanism for AtsK, which is discussed by means of characteristics common for the whole enzyme family. Some Fe(II)-alpha-ketoglutarate dependent dioxygenases are known to oxidize the co-substrate in the absence of the substrate. Concomitant with this uncoupled co-substrate oxidation, reactive radical species are formed. Tyrosine side chains could be shown to act as scavengers for these species and protect the organism from severe damage. The structure of AtsK in complex with Fe(II) and succinate gives evidence that AtsK possesses the same type of mechanism for self protection. Furthermore, the crystal structure of AtsK in complex with different organic sulfur compounds shows the binding mode for aliphatic sulfonates in the active site to be identical to the one for sulfate esters. The conclusion that the latter are substrates of AtsK as well could be confirmed by activity assays.	de
dc.contributor.coReferee	Usón, Isabel Prof. Dr.	de
dc.subject.topic	Mathematics and Computer Science	de
dc.subject.ger	Roentgenstruktur	de
dc.subject.ger	Roentgenabsorptionsspektroskopie	de
dc.subject.ger	Fe(II)-alpha-Ketoglutarat-abhaengige Dioxygenase	de
dc.subject.ger	Alkylsulfatase	de
dc.subject.ger	500 Naturwissenschaften allgemein	de
dc.subject.eng	X-ray structure	de
dc.subject.eng	X-ray absorption spectroscopy	de
dc.subject.eng	Fe(II)-alpha-Ketoglutarat-dependent Dioxygenase	de
dc.subject.eng	Alkylsulfatase	de
dc.subject.bk	35.25 35.70	de
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-296-4	de
dc.identifier.purl	webdoc-296	de
dc.affiliation.institute	Fakultät für Chemie	de
dc.subject.gokfull	SP 000: Strukturchemie	de
dc.identifier.ppn	382908279	de

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Fakultät für Chemie (inkl. GAUSS) [701]

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