Proteinbiochemische und enzymologische Charakterisierung der Hexokinasen ScHxk2 und KlHxk1 der Hefen Saccharomyces cerevisiae und Kluyveromyces lactis

Hexokinasen bezeichnen eine vielfältige Gruppe von Enzymen, welche zu den Transferasen gezählt werden und den ersten Schritt der Glykolyse katalysieren. In Hefen, Pflanzen und Säugern spielen Hexokinasen darüber hinaus eine wichtige Rolle in regulatorischen Mechanismen wie der Glukoseerkennung und der glukoseabhängigen Signaltransduktion. Aufgrund der Aufgaben der Hefehexokinasen in der Katalyse und der Glukoserepression bedarf es einer besonderen Beziehung zwischen Struktur und Funktion, dessen Zusammenhänge derzeit nur teilweise erklärt werden können. Sowohl Saccharomyces cerevisiae als auch Kluyveromyces lactis sind geeignete eukaryontische Modellorganismen für die Untersuchung der Beziehungen zwischen Proteinbiochemie, Genetik und Physiologie. So beschreibt die Arbeit zum einen Untersuchungen zur Faltung und Stabilität der Hexokinase 2 von Saccharomyces cerevisiae (ScHxk2). ScHxk2 ist aus zwei Domänen mit diskontinuierlichen Peptidsequenzen zusammengesetzt. Mit Hilfe verschiedener spektrometrischer Untersuchungstechniken konnte eine reversible harnstoffinduzierte Entfaltung für ScHxk2 beschrieben werden. Dabei zeigt die Entfaltung einen zweistufigen Übergang mit einem zentralen Intermediat, bei dem jedoch weder die eine noch die andere Domäne gefaltet bzw. ungefaltet vorliegt. Die Intermediate weisen trotz 60%iger Verluste an Sekundärstruktur eine hohe Stabilität von über ∆G = -22 kJ/mol auf. Weiterhin befasst sich diese Arbeit mit der einzigen in Kluyveromyces lactis befindlichen Hexokinase (KlHxk1). Zur weiteren Charakterisierung der KlHxk1 sollten wichtige physiologische Eigenschaften analysiert werden, zumal insbesondere der molekulare Mechanismus der Glukoserepression in Kluyveromyces lactis bislang noch weitgehend ungeklärt ist. Mit Hilfe von Stopped-flow Messungen konnte gezeigt werden, dass sich die monomere KlHxk1 (54 kDa) als die Enzymform mit der hohen Affinität und Aktivität für die zwei glykolytischen Substrate Glukose und ATP darstellt und sich als Kontrollpunkt der Katalyse auf Ebene einer Dimer-Bildung und Dissoziation eignen könnte