Rolle des C-terminalen Peptids der großen Untereinheit im Reifungsprozess der Hydrogenase 2

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden die wasserstoffoxidierenden und -verbrauchenden Proteine, die Hydrogenasen aus Escherichia coli, thematisiert. Das Bakterium synthetisiert drei membranständige [NiFe]-Hydrogenasen. Der Fokus der Dissertation lag insbesondere auf der Rolle des C-terminalen Peptids an der großen Untereinheit HybC der Hydrogenase 2. Das C-terminale Peptid von HybCerwies sich dabei als wichtige Kontrollstelle während des Reifungsprozesses der Hydrogenase. Es konnte nachgewiesen werden, dass das C-terminale Peptid eine wichtige Funktion für die Konformation des Proteins spielt. Vermutlich hält der C-Terminus die Konformation der großen Untereinheit offen und erleichtert so die Kofaktorinsertion. Nach derProzessierung des C-terminalen Peptids der großen Untereinheit findet die Dimerisierung mit der kleinen Untereinheit statt. Untersuchungen zeigten, dass gewisse Abhängigkeiten während der Reifung zwischen großer und kleiner Untereinheit bestehen.

Escherichia coli synthesize three membrane bound [NiFe]-hydrogenases consisting of a large α-subunit and a small β-subunit. The maturation of both occurs in parallel. The active site of the large subunit consists of NiFe(CN)2CO-cofactor and is assembled by the hyp-machinery. After finishing insertion of the cofactor, the C-terminal peptide of the large subunit is cleaved off by a specific protease. In this research was shown, that the C-terminal cleavage signals the correct insertion of the cofactor and leads to a conformational switch of the large subunit. After processing the large subunit forms a dimer with the small subunit and is Tat-dependent transported across the membrane. This project shows that it is possible to dupe the Tat-machinery with a genetically truncated large subunit. This subunit is produced by a stop codon insertion before the C-terminus and mimics the processed cofactor containing large subunit. This variant has no cofactor incorporated, forms a dimer with the small subunit and this heterodimer is transported across the membrane by the Tat-machinery. These results underline the importance of the C-terminal peptide in the hydrogenase maturation process.