@phdthesis{BoltUlschmid2004,
  author    = {Bolt-Ulschmid, Julia Katharina},
  title     = {Charakterisierung von Adenylatkinasen aus Plasmodium falciparum und Thioredoxinreduktase-assoziierten Proteinen aus Dipteren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-10752},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {In S{\"a}ugetieren existieren im wesentlichen zwei Abwehrsysteme gegen oxidativen Streß, in welchen die Glutathionreduktase (GR) und Thioredoxinreduktase (TrxR) Schl{\"u}sselenzyme sind. Ein einzelnes Gen der Taufliege, genannt dmtrxr-1, kodiert sowohl f{\"u}r die durch alternatives Splicing entstehende cytoplasmatische und mitochondriale Form der DmTrxR-1. Zum Teil innerhalb des dmtrxr-1-Gens findet sich auf dem Komplement{\"a}rstrang ein weiteres Gen, welches sniffer genannt wurde. In Kooperation wurde nachgewiesen, daß dieses Gen essentiell zur Verhinderung alterungsbedingter Neurodegeneration ist. Durch biochemische Charakterisierung konnte das rekombinant hergestellte Produkt dieses Gens in der vorliegenden Arbeit als Carbonylreduktase, ein zu den Kurzketten-Dehydrogenasen (short-chain dehydrogenases) geh{\"o}rendes Enzym, identifiziert werden. Sniffer weist das f{\"u}r Carbonylreduktasen typische Substratspektrum mit Phenanthrenequinone als bestem Substrat auf und wird von Flavonoiden wie Quercetin und Rutin sowie Hydroxymercuribenzoat gehemmt. In verschiedenen Ans{\"a}tzen konnten Kristalle des rekombinanten Proteins gewonnen werden, die inzwischen in Kooperation vermessen wurden und so zu einer Kristallstruktur mit einer Aufl{\"o}sung von 1,7 Angstr{\"o}m f{\"u}hrten. Durch diese Arbeiten konnte zum ersten Mal eine Verbindung zwischen einem charakterisierten Gen (snifffer), oxidativem Streß und neurodegenerativen Effekten auf molekularer Ebene nachgewiesen werden. Parasiten haben w{\"a}hrend ihres Lebenszyklus einen hohen Bedarf an Energie und sind abh{\"a}ngig von einer starken Syntheseleistung. Zur Bew{\"a}ltigung dieses Stresses ben{\"o}tigen sie hohe Aktivit{\"a}ten an Adenylatkinase (AK; ATP + AMP \&\#61683; 2 ADP) und GTP-AMP-Phosphotransferase (GAK; GTP + AMP \&\#61683; GDP + ADP). Beide Enzyme wurden in Blutstadien des Malariaparasiten Plasmodium falciparum identifiziert und die entsprechenden Gene der PfAK und PfGAK auf den Chromosomen 10 und 4 respektive lokalisiert. Klonierung und heterologe Expression in E. coli ergab enzymatisch aktive Proteine mit einer Gr{\"o}ße von 28,9 (PfAK), bzw. 28,0 kDa (PfGAK). Das rekombinante Protein der PfAK entspricht in seinen biochemischen Charakteristika denen der authentischen PfAK. Dies gilt auch f{\"u}r eine m{\"o}gliche Assoziation mit einem stabilisierenden Protein mit einem Molekulargewicht von ca. 70 kDa und der hohen Substratspezifit{\"a}t f{\"u}r das Monophosphat-Nukleotid AMP. Die Spezifit{\"a}t f{\"u}r das Triphosphat-Substrat ist weniger stringent. Das beste Triphosphat-Substrat ist ATP mit einem Vmax-Wert von 75 U/mg und einem kcat von 2800 min-1. Die Sequenz der PfAK enth{\"a}lt eine amphiphatische Helix, welche als notwendig f{\"u}r die Translokation zytosolischer Adenylatkinasen in den Intermembranraum der Mitochondrien beschrieben wurde. Die PfGAK bevorzugt GTP und AMP als Substrat (100 U/mg; kcat = 2800 min-1 bei 25°C) und zeigt als Besonderheit keine messbare Aktivit{\"a}t mit ATP. Im Gegensatz zu ihrem Ortholog im Menschen (AK3) enth{\"a}lt die Sequenz der PfGAK ein Zinkfinger-Motiv und bindet Eisenionen. Erste Immunfluoreszenz-Analysen lokalisieren die PfGAK in den Mitochondrien. PfAK und PfGAK werden von den Dinukleosid-Pentaphosphat-Verbindungen AP5A beziehungsweise GP5A gehemmt. Die Ki-Werte liegen mit ca. 0.2 µM ungef{\"a}hr 250-fach niedriger als die KM-Werte der entsprechenden Nukleotidsubstrate. Zur L{\"o}sung der vor allem im Rahmen einer rationalen Medikamentenentwicklung notwendigen Kristallstruktur des Zielmolek{\"u}ls konnten bereits Kristalle der PfGAK erhalten werden.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}