Die Umwandlung von Chorismat in Prephenat stellt
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Die Umwandlung von Chorismat in Prephenat stellt einen entscheidenden Schritt in der Biosynthese von Aromaten dar. Das Enzym Chorismat-Mutase katalysiert die Claisen Umlagerung. Bis heute wurden die Strukturen von drei Chorismat-Mutasen aus B. subtilis, (A), E. coli (B)

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Die umwandlung von chorismat in prephenat stellt

Die Umwandlung von Chorismat in Prephenat stellt

einen entscheidenden Schritt in der Biosynthese von

Aromaten dar.

Das Enzym Chorismat-Mutase katalysiert die

Claisen Umlagerung


Die umwandlung von chorismat in prephenat stellt

Bis heute wurden die Strukturen von drei

Chorismat-Mutasen aus B. subtilis, (A), E. coli (B)

und Hefe (C) aufgeklärt.

Die Enzyme haben sehr unterschiedliche Strukturen

was zeigt, dass die Natur das Problem der

Claisen-Umlagerung unabhängig mehrfach

gelöst hat. Divergente Evolution

Fig. D zeigt einen katalytisch aktiven Antikörper


Die umwandlung von chorismat in prephenat stellt

Chorismat-Mutase katalysiert eine exergonische Reaktion. Das Chorismat muss von der in Lösung bevorzugten Konformation

mit pseudoequatorialer Anordnung der Reste in eine Konformation umklappen, in der die Reste pseudoaxial stehen. Hierbei

treten ungünstige 1,3 diaxiale Wechselwirkungen auf. Der ÜZ ist sesselförmig. Die Reaktion verläuft, Rechnungen zufolge,

Konzertiert, aber nicht synchron. Der CO-Bindungsbruch ist schneller als die Bildung der C-C Bindung. Der Umklappprozess ist geschwindigkeitsbestimmend. Wie das Enzym hier eingreift ist unklar.

Chorismat

Prephenat

Der Oxabicyclus ist ein gutes Modell für den ÜZ.

Werden Mäuse mit diesem Molekül immunisiert bilden

sie einen Antikörper, der auch katalytisch

aktiv ist. Allerdings ist die katalytische Potenz 100-

10‘000 mal schlechter das Enzym.


Die umwandlung von chorismat in prephenat stellt

Die Kristallstruktur eines Komplexes aus dem B. subtilis Enzym und dem Inhibitor (ÜZ Analog) zeigt, wie das Enzym die

Energie des ÜZ absenkt. Zentral ist die Ausbildung von nichtkovalenten Wechselwirkungen. So stabilisiert der positiv

geladene Rest Arg90 die im ÜZ auftretenden negative Partialladung am „O“. Ersetzt man das Arg durch irgendeine

andere Aminosäure (auch Lys), so erhält man nahezu nicht-aktive Enzyme.


Die umwandlung von chorismat in prephenat stellt

Die Stabilisierung der negativen Partialladung im ÜZ, als Mittel zur Absenkung der ÜZ Energie ist hochkonserviert.

Positiv geladene Reste werden in allen anderen Enzymtaschen auch gefunden. Hier das E. coli Enzym mit Lys39


Die umwandlung von chorismat in prephenat stellt

Ganz analog im Enzym aus der Hefe. Die Funktion von Arg90 übernimmt hier Lys168


Die umwandlung von chorismat in prephenat stellt

Die aktive Tasche des Antikörpers ist

Hingegen deutlich anders. Arg95 ist

Zuweit entfernt um stabiliserend zu

Wirken. Die ÜZ-Stabiliserung bleibt aus.

Der Antikörper ist viel weniger aktiv


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