FU Berlin Digitale Dissertation
Ingo Przylas : Kristallstrukturanalyse der Amylomaltase aus Thermus aquaticus The first 3-D structure of a glycosyltransferase, which catalyse the formation of large cyclic amylose. Crystal structure analysis of Amylomaltase from Thermus aquaticus
|Zusammenfassung| |Inhaltsverzeichnis| |Ergänzende Angaben|

Zusammenfassung Kohlenhydrate sind essentielle Stoffe aller Organismen und bilden die variabelste Klasse aller natürlich vorkommenden Moleküle. Polysaccharide wie Stärke sind wichtige Energie-speicher in Pflanzen, Bakterien und einfacheren Eukaryonten. Für Tiere ist Stärke ein Haupt-nahrungs-mittel, die in Form von Glykogen gespeichert wird. Die Bildung bzw. die Hydrolyse der glycosidischen Bindung ist daher für alle Organismen ein kritischer Schritt bei der Energie Aufnahme und Speicherung, wodurch sich die Vielzahl der Stärke-pro-zessieren-der Enzyme erklärt. Amylomaltasen als Mitglied der a-Amylase-Familie katalysiert die Trans-glykosi-lie-rung von a-1,4-Glucanen. Die Struktur der Amylomaltase aus Thermus aquaticus wurde röntgen-kristallo-graphisch mittels des multiplen Isomorphen-Ersatzes bis 2.0 Å in seiner nativen Form und bis 1.9 Å in Komplex mit Acar-bose, einem Maltotetraosederivat, untersucht. Die Amylomaltase enthält wie alle Mitglieder der a-Amylase-Familie ein (b, a)8-Faß, dessen regel-mäßige Abfolge der Sekundärstrukturelemente durch mehrere Einschübe unterbrochen wird. Große Insertionen befinden sich einen zwischen dem dritten und fünften Faßstrang und formen die Unterdomäne B1. Die Unterdomäne B2 wird durch die langen a-helikalen Unter-brechungen zwischen dem zweiten und dritten Faßstrang gebildet. In anderen bekannten Strukturen der a-Amylase-Familie sind lediglich Teile der Unter-domäne B2 vor-handen. Die Unterdomäne B1 wurde bisher in keinem anderen Enzym dieser Familie gefunden. Desweiteren hat die Amylomaltase keine C-terminale Domäne C, die in allen anderen Strukturen vorkommt und für deren katalytische Aktivität notwendig ist. Die homologe Anordung der katalytisch aktiven Seitenketten Aspartat-293, Glutamat-340 und Aspartat-395 der Amylomaltase im Vergleich zu bekannten Proteinen der a-Amylase-Familie weist auf einen ähnlichen Reaktionsmechanismus für die Trans-glyko-silierung hin. Eine besomdere Eigenschaft der Amylomaltase ist die Katalyse der Bildung von großen zyklischen Ringen. Diese Ringe haben im Falle der Amylomaltase aus Thermus aquaticus einen Polymerisationsgrad größer als 22 Einheiten. Die sehr gut charakteriserten Cyclodextrin Glucanotransferasen (CGTasen) katalysieren lediglich die Bildung Ringe zwischen 6 und 8 Glucosen. Aufbauend auf den zwei Bindungsstellen der Acarbose in der Inhibitor-gebundenen Struktur und dem Vergleich der molekularen Oberfläche mit verwandten Enzymen konnte eine Hypo-these für den Bindungsmodus von längeren Amyloseketten aufgestellt werden, so daß mögliche Kandidaten, die die Ringgröße und deren Ausbeute beeinflussen erhalten wurden.

Inhaltsverzeichnis Die gesamte Dissertation können Sie als gezippten tar-File oder als zip-File laden. Durch Anklicken der Kapitelüberschriften können Sie das Kapitel in PDF-Format laden: Titelblatt Einleitung 1.1 Polysaccharid 1.2 Metabolismus der Stärke 1.3 Die Amylomaltase 1.4 Industrielle Anwendung der Stärke-produzierenden Enzyme und deren Produkte 1.5 Zielsetzung Material und Methoden 2.1 Materialien 2.2 Biochemische Methoden 2.3 Kristallographische Methoden Ergebnisse 3.1 Proteinchemische Untersuchungen 3.2 Strukturlösung Strukturanalyse 4.1 Tertiärstruktur und Hauptkettenverlauf 4.2 Amylomaltase in Komplex und Acarbose 4.3 Kristallkontakte 4.4 Thermostabilität und Temperaturfaktoren Diskussion und Schlussfolgerungen 5.1 Vergleich der nativen und Inhibitor-gebundenen Struktur 5.2 Sequenzalignment verschiedener Amylomaltasen und eines D-Enzyms 5.3 Vergleich der Struktur der Amylomaltase mit verwandten Strukturen aus der Alpha-Amylase-Familie 5.4 Diskussion der Inhibitor-gebundenen Struktur 5.5 Möglicher Bindungspfad längerer Substrate und Mechanismus der Ringbildung Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis

Ergänzende Angaben:
Online-Adresse:	http://www.diss.fu-berlin.de/2001/15/index.html
Sprache:	Deutsch
Keywords:	(beta, alpha)8-barrel; glucanotransferase; disproportionating enzyme; alpha-amylase-family
DNB-Sachgruppe:	30 Chemie
Datum der Disputation:	15-Dec-2000
Entstanden am:	Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Freie Universität Berlin
Erster Gutachter:	Prof. Dr. Wolfram Saenger
Zweiter Gutachter:	Prof. Dr. Wolfgang Höhne
Kontakt (Verfasser):	iprzylas@yahoo.com
Kontakt (Betreuer):	saenger@chemie.fu-berlin.de
Abgabedatum:	06-Feb-2001
Freigabedatum:	13-Feb-2001

 

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