Design stabiler und katalytisch aktiver (betaalpha)8-Barrel Enzyme

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Das (betaalpha)8-Barrel gehört zu den häufigsten und katalytisch vielseitigsten Faltungstypen. Dies deutet darauf hin, dass diese Enzyme früh in der Evolution entstanden sind und sich als effiziente Biokatalysatoren bewährt haben. Dieser Arbeit liegt das Modell zugrunde, wonach ein Teil der heutigen (betaalpha)8-Barrel Enzyme durch Duplikationen und Rekombinationen aus einem gemeinsamen Vorfahren halber Länge - dem (betaalpha)4-Halbbarrel - entstanden sind. Um den Mechanismus der Genrekombination experimentell nachzuvollziehen, wurde aus den (betaalpha)8-Barrel Enzymen ProFAR Isomerase (HisA) und Imidazolglyzerinphosphat Synthase (HisF) die zunächst inaktive Chimäre HisAF hergestellt. Anschließend konnte auf HisAF durch eine Kombination aus Zufallsmutagenese und Selektion in vivo die katalytische Aktivität der PRA Isomerase (TrpF) etabliert werden. Die erzielten katalytischen Parameter kommen denen wildtypischer TrpF-Enzyme nahe. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die Rekombination von(betaalpha)4-Halbbarreln neue (betaalpha)8-Barrel Enzyme erzeugt werden können und lassen vermuten, dass derartige Rekombinationsprozesse zur großen Vielfalt dieser Enzyme beigetragen haben.