Struktur-Funktionsbeziehungen der Serin-Carboxypeptidase-ähnlichen Sinapoylglucose:Malat-Sinapoyltransferase

Abstract

Acylierungen gehören zu einer der wichtigsten chemischen Modifikation und tragen zur großen Vielfalt der pflanzlichen Sekundärmetabolite bei. In Höheren Pflanzen werden Acylierungen neben den weit verbreiteten Coenzym A-Thioester-abhängigen Acyltransferasen auch durch Acyltransferasen katalysiert, die 1-O-Glucoseester (-Acetalester) als Acyldonoren verwenden. Sequenzidentitäten zu Serin-Carboxypeptidasen (SCPs) deuten darauf hin, dass diese Acyltransferasen während der Evolution aus hydrolytischen Enzymen entstanden sind. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Charakterisierung eines Vertreters der SCPL (serine-carboxypeptidase like) Acyltransferasen. Am Beispiel der Sinapoylglucose:Malat-Sinapoyltransferase aus Arabidopsis (AtSMT) sollten Einblicke in den molekularen Mechanismus, der den Funktionswechsel von einer hydrolytischen zu einer Acyltransferase-Aktivität bewirkt hat, gewonnen werden. Durch die enzymkinetische Charakterisierung unter Einbeziehung der Modellstruktur und ortsgerichteter Mutagenesen konnte ein Reaktionsmechanismus identifiziert werden, welcher den Acyltransfer gegenüber der Esterhydrolyse bevorzugt. Die Ergebnisse definieren funktionale Aminosäurereste in der AtSMT-Struktur. Diese zeigen, dass konservierte Elemente der SCPs wie das Wasserstoffbrückennetzwerk zur Substraterkennung und die katalytische Triade von den Acyltransferasen für den Acyltransfer übernommen worden sind. Überlappende Nebenaktivitäten anderer SCPL-Acyltransferasen und die katalytische Spezifität der einzelnen Proteine werden im Kontext der molekularen Evolution diskutiert.