Substrates and mechanism of 2-hydroxyglutaryl-CoA-dehydratase from Clostridium symbiosum

Muconyl-CoA, 2-Hydroxyadipoyl-CoA, Oxalocrotonyl-CoA und Butynedioyl- CoA wurden als neue Substrate für die (R)-2-Hydroxyglutaryl-CoADehydratase aus Clostridium symbiosum synthetisiert und charakterisiert. Die Spezifität des Enzyms für diese Subtrate wurde bestimmt und die Reaktionsprodukte mit MALDI-TOF-Massenspektrometrie nachgewiesen. Als Inhibitor der Dehydrataseaktivität (Ki = 0.069 mM) wurde 2,2-Difluoroglutaryl- CoA synthetisiert und charaktersiert. Die in früheren Untersuchungen gezeigte Inaktivierung der Dehydratase durch Metronidazol ist wahrscheinlich auf die Zerstörung des Eisen-Schwefel-Clusters des Aktivators zurückzuführen. Der Aktivator wird als akzesorisches Enzym für den Start der Dehydratasereaktion benötigt. Weiterhin wurde für die Lactyl-CoA-Dehydratase aus Clostridium propionicum ein Aktivitätstest entwickelt und das Enzym bis zur Homogenität gereinigt. Eine Kombination aus kinetischen Experimenten mit (R)-2-Hydroxyglutaryl-CoADehydratase und Lactyl-CoA-Dehydratase in Gegenwart ihrer natürlichen Subtrate und theoretischer Kalkulationen zeigt, dass die chemische Struktur der 2-Hydroxyacyl-CoA-Esters einen großen Einfluss auf das Gleichgewicht der Umwandlung zum 2-Enoyl-CoA hat. In dieser Arbeit gelang es, zwei neue Substrate (Oxalocrotonat und 2- Hydroxyadipat) und einen kompetitiven Inhibitor (2,2-DifluoroglutaratHydroxyadipat) und einen kompetitiven Inhibitor (2,2-Difluoroglutarat, Ki = 0.62 mM) der (R)-2-Hydroxyglutarat-Dehydrogenase aus Acidaminococcus fermentans zu identifizieren. Die biochemischen Beobachtungen konnten durch die Modelierung dieser Substanzen in das aktive Zentrum des Enzyms unterstützt werden.