Title (eng)
Structural and functional characterization of chlorite dismutases and homologous proteins
Parallel title (deu)
Strukturelle und funktionelle Charakterisierung von Chlorit Dismutasen und homologen Proteinen
Author
Andreas Hagmüller
Advisor
Kristina Djinovic-Carugo
Assessor
Kristina Djinovic-Carugo
Abstract (deu)
Das Häm-bindende Enzym Chlorite Dismutase (Cld) katalysiert den Abbau von toxischem Chlorit zu Chlorid und O2. In (Per)Chlorate-respirierenden Bak-terien (PCRB), in welchen es entdeckt wurde, baut es das giftige Endprodukt der Atmungskette ab, und entflieht damit der Selbstvergiftung. Das Enzym und seine homologen Verwandten finden sich in verschiedenen bakteriellen und Archeen-Phyla und bioinformatische Untersuchungen suggerieren lateralen Gentransfer auch zwischen diesen Phyla. Trotzdem sind die meisten Stämme keine PCRB, darum ist die physiologische Aufgabe vieler Clds nicht offensicht-lich und zeigen keine Chloritabbauaktivität.
Da die Verunreinigung durch Chlorit eher ein seit kurzem bestehendes Prob-lem darstellt, das von industriellen Prozessen verursacht wird, ergibt sich die Frage nach der ursprünglichen evolutionären Funktion. Wasserverunrenigung durch Chlorit wurde zu einem ernsthaften Problem in den USA und Bioremdia-tion durch Cld würde einen effizienten Weg darstellen um zu entgiften. Einige humanpathogene Krankheitserreger besitzen ein cld-Gen, darunter Listeria monocytogenes, dessen Cld-Genprodukt essenziell ist, was es zu einem möglichen potenziellen Angriffspunkt für Medikamente macht.
Basierenden auf der Sequenz wurde versucht, die Cld-Aktivität vorherzusagen und einige Residues wurden vorgeschlagen als Signaturresidues für aktive Clds.
Ein Teil dieser Arbeit handelt von Mutationsstudien dieser Residues anhand der aktiven Cld von Nitrospira defluvii (kein PCRB) und den Effekt der Muta-tionen auf die enzymatischen Parameter.
Der zweite Teil befasst sich mit der Suche nach einer Funktion der Cld von Listeria monocytogenes (LmCld). Vorausgehende Untersuchungen zeigten keinen Beweis für die Anwesenheit von Häm-Bindung noch für Cld-Aktivität, darum lag der Hauptfokus darauf, einen Kofaktor zu finden, der eventuell eine andere Funktion vermitteln kann.
Im dritten Teil wird die Arbeit an der Cld von Sulfolobus solfataricus beschrieben, ein acidothermophiles Archaeon, dem der Schlüsselresidue für Cld-Aktivität zwar fehlt, aber die prosthetische Gruppe Häm bindet.
Abstract (eng)
The heme-enzyme chlorite dismutase (Cld) catalyzes the decomposition of chlorite to chloride and molecular oxygen. In (per-)chlorate respiring bacteria (PCRB),where it was first discovered, Cld degrades the toxic end product of the respiratory chain, thus evading self-toxification. The enzyme and its homo-logues are found in several distinct bacterial and archaeal phyla with bioinfor-matics suggesting lateral gene transfer also between these two domains. Nonetheless most strains are not PCRBs, hence the physiological role of many Clds is not as obvious and many do not show chlorite degrading activity (Cld-like proteins). Since the chlorite contamination is a rather recent problem caused by industrial processes the question about the enzyme's original evolu-tionary purpose arises. Water contamination by chlorite has become a serious issue in the USA and bioremediation by Cld would present an efficient way to detoxify. Some human pathogens contain a cld-gene, including Listeria mono-cytogenes, whose gene-product appears to be essential, making it a potential drug target.
Attempts have been made to predict Cld-activity based on the sequence and several residues have been suggested to represent signature residues for ac-tive Clds. One part of this thesis will deal with mutation studies of these resi-dues on the active Cld from Nitrospira defluvii (a non-PCRB) and the effect on the enzyme's kinetics.
The second part will focus on the search for the function of Cld from Listeria monocytogenes (LmCld). Preliminary work did not show evidence for heme-binding nor Cld-activity so the main focus is on finding another cofactor which might mediate another function.
The third part describes the initial work on Cld from Sulfolobus solfataricus (SsCld), a acido-thermophile archaeon, which lacks the key residue for Cld-activity but binds heme.
Keywords (eng)
Chlorite Dismutase
Keywords (deu)
Chlorit dismutase
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1298049
rdau:P60550 (deu)
77 S.
Number of pages
77
Association (deu)
Title (eng)
Structural and functional characterization of chlorite dismutases and homologous proteins
Parallel title (deu)
Strukturelle und funktionelle Charakterisierung von Chlorit Dismutasen und homologen Proteinen
Author
Andreas Hagmüller
Abstract (deu)
Das Häm-bindende Enzym Chlorite Dismutase (Cld) katalysiert den Abbau von toxischem Chlorit zu Chlorid und O2. In (Per)Chlorate-respirierenden Bak-terien (PCRB), in welchen es entdeckt wurde, baut es das giftige Endprodukt der Atmungskette ab, und entflieht damit der Selbstvergiftung. Das Enzym und seine homologen Verwandten finden sich in verschiedenen bakteriellen und Archeen-Phyla und bioinformatische Untersuchungen suggerieren lateralen Gentransfer auch zwischen diesen Phyla. Trotzdem sind die meisten Stämme keine PCRB, darum ist die physiologische Aufgabe vieler Clds nicht offensicht-lich und zeigen keine Chloritabbauaktivität.
Da die Verunreinigung durch Chlorit eher ein seit kurzem bestehendes Prob-lem darstellt, das von industriellen Prozessen verursacht wird, ergibt sich die Frage nach der ursprünglichen evolutionären Funktion. Wasserverunrenigung durch Chlorit wurde zu einem ernsthaften Problem in den USA und Bioremdia-tion durch Cld würde einen effizienten Weg darstellen um zu entgiften. Einige humanpathogene Krankheitserreger besitzen ein cld-Gen, darunter Listeria monocytogenes, dessen Cld-Genprodukt essenziell ist, was es zu einem möglichen potenziellen Angriffspunkt für Medikamente macht.
Basierenden auf der Sequenz wurde versucht, die Cld-Aktivität vorherzusagen und einige Residues wurden vorgeschlagen als Signaturresidues für aktive Clds.
Ein Teil dieser Arbeit handelt von Mutationsstudien dieser Residues anhand der aktiven Cld von Nitrospira defluvii (kein PCRB) und den Effekt der Muta-tionen auf die enzymatischen Parameter.
Der zweite Teil befasst sich mit der Suche nach einer Funktion der Cld von Listeria monocytogenes (LmCld). Vorausgehende Untersuchungen zeigten keinen Beweis für die Anwesenheit von Häm-Bindung noch für Cld-Aktivität, darum lag der Hauptfokus darauf, einen Kofaktor zu finden, der eventuell eine andere Funktion vermitteln kann.
Im dritten Teil wird die Arbeit an der Cld von Sulfolobus solfataricus beschrieben, ein acidothermophiles Archaeon, dem der Schlüsselresidue für Cld-Aktivität zwar fehlt, aber die prosthetische Gruppe Häm bindet.
Abstract (eng)
The heme-enzyme chlorite dismutase (Cld) catalyzes the decomposition of chlorite to chloride and molecular oxygen. In (per-)chlorate respiring bacteria (PCRB),where it was first discovered, Cld degrades the toxic end product of the respiratory chain, thus evading self-toxification. The enzyme and its homo-logues are found in several distinct bacterial and archaeal phyla with bioinfor-matics suggesting lateral gene transfer also between these two domains. Nonetheless most strains are not PCRBs, hence the physiological role of many Clds is not as obvious and many do not show chlorite degrading activity (Cld-like proteins). Since the chlorite contamination is a rather recent problem caused by industrial processes the question about the enzyme's original evolu-tionary purpose arises. Water contamination by chlorite has become a serious issue in the USA and bioremediation by Cld would present an efficient way to detoxify. Some human pathogens contain a cld-gene, including Listeria mono-cytogenes, whose gene-product appears to be essential, making it a potential drug target.
Attempts have been made to predict Cld-activity based on the sequence and several residues have been suggested to represent signature residues for ac-tive Clds. One part of this thesis will deal with mutation studies of these resi-dues on the active Cld from Nitrospira defluvii (a non-PCRB) and the effect on the enzyme's kinetics.
The second part will focus on the search for the function of Cld from Listeria monocytogenes (LmCld). Preliminary work did not show evidence for heme-binding nor Cld-activity so the main focus is on finding another cofactor which might mediate another function.
The third part describes the initial work on Cld from Sulfolobus solfataricus (SsCld), a acido-thermophile archaeon, which lacks the key residue for Cld-activity but binds heme.
Keywords (eng)
Chlorite Dismutase
Keywords (deu)
Chlorit dismutase
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1298050
Number of pages
77
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