Biochemische und funktionelle Charakterisierung der C-terminalen Domänen der Molybdäncofaktor-Sulfurasen ABA3 und HMCS aus Arabidopsis thaliana und Homo sapiens

Die C-terminalen Domänen der Molybdäncofaktor (Moco)-Sulfurasen ABA3 (ABA3-CT) und HMCS (HMCS-CT) aus A. thaliana und H. sapiens wurden in dieser Arbeit erstmalig funktionell und biochemisch analysiert. An beiden Domänen konnte das spezifische Binden von Moco nachgewiesen werden, wovon zwei Drittel in der von den Zielproteinen Aldehydoxidase und Xanthindehydrogenase benötigten sulfurierten Form vorliegen. In Co-Inkubationsversuchen mit freiem Moco und ABA3-CT konnte ein KD-Wert von 550 nM bestimmt werden, der eine hoch affine Bindung von Moco an ABA3-CT demonstrierte. Rekombinant exprimierte ABA3-CT- und HMCS-CT-Varianten, die in Pflanzen-Mutanten bzw. in Xanthinurie Typ II-Patienten auftretende Mutationen widerspiegelten, zeigten starke Reduktion bzw. den kompletten Verlust des sulfurierten Moco, der somit essentiell für die Funktion der Moco-Sulfurase ist. Basierend hierauf wurde ein Moco-Bindemotiv in ABA3-CT und HMCS-CT identifiziert. Die Co-Inkubation der Zielproteine mit ABA3-CT, beladen mit sulfuriertem Moco, führte zu Überaktivierung derselben, was die Relevanz des ABA3-CT für ihre Aktivierung untermauerte. Mutationen von strikt konservierten Cysteinen zeigten einen Einfluss des Cysteins 758 in ABA3-CT auf den Sulfurierungsstatus des gebundenen Moco. Da ein Persulfid-Transfer von ABA3-NifS zu ABA3-CT in vitro gezeigt werden konnte, ist anzunehmen, dass dieser Persulfid-Schwefel die Quelle des Schwefels am Moco von ABA3-CT ist. Als ein zu den C-Termini der Moco-Sulfurasen homologes Protein wurde das „mitochondrial amidoxime reducing component“-Protein mARC aus Schweinelebermitochondrien identifiziert. mARC reduziert im Komplex mit Cytochrom b5 und Cytochrom b5-Reduktase NADH-abhängig Amidoxime zu den korrespondierenden Amidinen und stellt möglicherweise ein Detoxifizierungssystem für natürliche Mutagene dar. Da die Aktivität von mARC strikt Moco-abhängig ist, konnte mARC als ein neues eukaryotisches Molybdoenzym klassifiziert werden.