Katalyse und Elektronentransfer in helikalen De‐novo‐Gerüststrukturen

Abstract

Die Frage nach der Beziehung zwischen der Struktur und der Funktion von Proteinen ist eines der größten Rätsel der Biochemie. Das De‐novo‐Design von Metalloproteinen bietet die Möglichkeit, neu zu bestimmen, was nötig ist, um von Grund auf Funktionalität in einer Struktur aufzubauen, die nicht von der Struktur des natürlichen Vorbilds abgeleitet ist. Dieser Aufsatz konzentriert sich auf Arbeiten zum Proteindesign, die De‐novo‐Metalloproteine innerhalb alpha‐helikaler Gerüststrukturen liefern. Beispiele umfassen De‐novo‐Proteine mit Carboanhydrase‐ oder Nitritreduktaseaktivität, sowie Systeme, in denen die spektroskopischen Eigenschaften einzigartiger Elektronentransferzentren von Cupredoxinen oder Rubredoxinen nachgebildet werden. Diese Arbeiten demonstrieren die Vielseitigkeit von alpha‐Helices als Gerüststrukturen im Design von Metalloproteinen und die Fortschritte, die durch rationales Design möglich sind. Unsere Arbeiten belegen die Unabhängigkeit der Carboanhydraseaktivität von der Gerüststruktur und Position des aktiven Zentrums, verfeinern unsere Cupredoxinmodelle und erhöhen die Aktivität unserer Nitritreduktase um bis zu das 1000‐Fache.Durch De‐novo‐Design von Metalloproteinen lässt sich bestimmen, was nötig ist, um von Grund auf Funktionalität in einer Struktur aufzubauen, die nicht vom natürlichen Vorbild abgeleitet ist. Dieser Aufsatz diskutiert Proteindesign, das De‐novo‐Metalloproteine innerhalb alpha‐helikaler Gerüste liefert; er zeigt zudem die Vielseitigkeit von alpha‐Helices als Gerüste beim Metalloproteindesign sowie die Fortschritte, die durch rationales Design möglich sind.