Das Selenoprotein PrpU als Vermittler zwischen oxidativem und reduktivem Glycin-Metabolismus von Eubacterium acidaminophilum

Abstract

Eubacterium acidaminophilum ist ein gram positives obligat anaerobes Stäbchen, welches in das Cluster XI der Clostridien eingeordnet wird. Es ist in der Lage, Aminosäuren in einer Stickland-Reaktion zu verwerten, wobei Glycin als alleinige Energie- und Kohlenstoff-Quelle genutzt werden kann. E. acidaminophilum zeichnet sich durch das Vorhandensein von mindestens acht Selenocystein-haltigen Proteinen aus. Zu diesen gehört ein 11 kDa großes Protein, welches als PrpU (probably redoxactive protein with selenocysteine [U]). Dieses Protein wurde bisher nur in E. acidaminophilum gefunden und es gibt kein homologes Protein in anderen Organismen. Dieses Protein weist das putative redoxaktive Motiv CxxU auf und scheint in den Glycin-Metabolismus von E. acidaminophilum involviert zu sein. Das Gen prpU ist Teil des Glycin-Decarboxylase-Operons. Es wird zusammen mit den Genen thf und den Genen der Glycin-Decarboxylase polycistronisch transkribiert. Die Transkription dieses Operons wird durch Glycin induziert und scheint durch einen Glycin-abhängigen Riboswitch reguliert zu sein. Durch Two-Hybrid-Analysen und pull-down assays konnte eine Protein-Protein-Interaktion von PrpU mit GcvP2 der Glycin-Decarboxylase, GrdA der Glycin-Reduktase und dem Thioredoxin gezeigt werden. Die Gene der Glycin-Decarboxylase wurden heterolog in E. coli exprimiert, jedoch konnte mit diesen Proteinen keine Glycin-Decarboxylase-Aktivität nachgewiesen und so die Beteiligung von PrpU an diesem Stoffwechselweg nicht gezeigt werden. Die Gene der Glycin, Sarcosin, und Betain-Reduktase und des Thioredoxin-Systems sind in spezifischen Genclustern organisiert.

Eubacterium acidaminophilum is a strict anaerobic, Gram positive, rod-shaped bacterium, which belongs to the cluster XI of the Clostridia. It ferments amino acids in a Stickland type reaction. Glycine can be used as single carbon and energy source. E. acidaminophilum possesses at least eight selenocysteine-containing proteins. One of these, PrpU (probably redoxactive protein with selenocysteine [U]), is a protein with a molecular mass of 11 kDa. So far, PrpU was only identified in E. acidaminophilum and there are no known homologous proteins in any other organism. This protein contains the putative redoxactive motif CxxU and is thought to be involved in the glycine metabolism of E. acidaminophilum. The gene prpU is part of the glycine-decarboxylase operon. It is transcribed polycistronically together with the thf gene and the genes encoding for the glycine-decarboxylase. The transcription of this operon is induced by glycine and seems to be regulated by a glycine-dependent riboswitch. By using a bacterial yeast two-hybrid system and pull-down assays, protein-protein interactions were detected between PrpU and the following proteins: the gcvP2 subunit of the glycine-decarboxylase, the GrdA subunit of the glycine reductase and thioredoxin. The genes encoding for the glycine-decarboxylase were heterologous expressed in E. coli, however, no decarboxylase activity was detected. Therefore, it was not possible to proof an involvement of PrpU in the the glycine metabolic in E. acidaminophilum. The genes for the glycine, sarcosine und betaine reductase und the thioredoxin-system are organized in specific gene clusters.