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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-87703
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8770/


Hernandez Frederick, Camila José

Structural and functional characterization of a novel Ammonium Transport protein from “Candidatus Kuenenia stuttgartiensis”

Strukturelle und funktionelle Charakterisierungeines neuartigen Ammonium Transport Proteins aus"Candidatus Kuenenia stuttgartiensis"

Dokument1.pdf (5.086 KB) (md5sum: 04b1e6ad29ef96feff8c3a7853e7f9c6)

Kurzfassung in Englisch

Nitrogen assimilation is an essential biological process. The ubiquitous Amt proteins are involved in the uptake of reduced nitrogen in the form of ammonium. The Amt proteins are able to transport ammonium across cellular membranes thus making this reduced form of nitrogen directly accessible to organisms for assimilation. Although, high resolution crystal structures are available the nature of the substrate being transported is still on debate and controversially discussed. The anammox bacteria “Candidatus Kuenenia stuttgartiensis” which is able to oxidize ammonium under anoxic conditions to produce dinitrogen gas posseses five copies of amt genes in the genome. One of these genes encodes for an exceptional and undescribed Amt protein (Ks-Amt5). This protein presents besides the characteristic features of ammonium transport proteins an extramembrane domain identified as a histidine kinase protein. Histidine kinases are one of the basic components of two-component signal transduction system. These proteins can recognize external signals which lead to an alteration of its autokinase and autophosphatase activity. In this work, Ks-Amt5 is structurally and functionally studied. By means of X-ray crystallography the Ks-Amt5 structure was determined at 2.1 Å resolution. Ks-Amt5 presents conserved topological and structural characteristics to its counterparts in Escherichia coli (AmtB) and Archaeoglobus fulgidus (Amt1). In addition, functional studies revealed that the kinase activity is linked to the variations in ammonium concentrations. With this finding a possible mechanism for this remarkable protein is proposed.


Kurzfassung in Deutsch

Die Assimilierung von Stickstoff ist ein essenzieller biologischer Prozess. Weitverbreitete Amt-Proteine katalysieren die Aufnahme von reduzierten Stickstoff in Form von Ammonium. Sie sind in der Lage, Ammonium über zelluläre Membranen zu transportieren und machen den reduzierten Stickstoff damit direkt zugänglich für die Synthese von Biomolekülen. Trotzdem schon hochauflösende Kristallstrukturen existieren, bleibt die Art des Substrats Gegenstand kontroverser Diskussionen. Das Anammox-Bakterium “Candidatus Kuenenia stuttgartiensis“, welches unter anaeroben Bedingungen in der Lage ist, Ammonium zu Stickstoff zu oxidieren, besitzt fünf Kopien von amt-Genen in seinem Genom. Eine dieser Kopien kodiert für ein untypisches, bisher unbeschriebenes Amt-Protein (Ks-Amt5). Neben den typischen Charakteristica eines Ammoniumtransport-Proteins besitzt es eine lösliche Domäne, welche als Histidin-Kinase identifiziert werden konnte. Histidin-Kinasen sind Bestandteil eines Zweikomponentensystems zur Signalübertragung. Sie sind in der Lage, extrazelluläre Signale zu erkennen, was zu alternierender Aktivität von Autokinase und Autophosphatase führt. In dieser Arbeit wurde die Kristallstruktur des Proteins Ks-Amt5 mit einer Auflösung von 2.1 Å gelöst. Das Protein weist Homologien zu anderen Ammoniumtransport-Proteinen von Escherichia coli (AmtB) oder Archaeoglobus fulgidus (Amt1) auf. Zusätzlich wurden funktionelle Studien durchgeführt, welche die Kinase-Aktivität in Abhängigkeit der Ammonium-Konzentration beschreiben. Mit diesen Ergebnissen kann ein möglicher Reaktionsmechanismus für dieses spezielle Amt-Protein vorgeschlagen werden.


SWD-Schlagwörter: Ammoniumtransport , Amt-Proteins , Proteinkristallografie , Histidine-kinasen , Anammox-Bakterium
Freie Schlagwörter (englisch): ammonium transport , Amt protein , protein crystallography , histidine kinase , anammox bacteria
Institut: Institut für Organische Chemie und Biochemie
Fakultät: Fakultät für Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Andrade, Susana (Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 23.09.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 27.09.2012
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