ITEM METADATA RECORD
Title: Towards a better understanding of xylanase inhibition by taxi-type proteins: a crystallographic study
Authors: Sansen, Stefaan; M9600054
Issue Date: 9-Jun-2005
Abstract: De afbraak van plantaardig celwandmateriaal door middel van enzymen is b elangrijk in verschillende biologische processen. Ten eerste is het enzy matisch moduleren van de celwand een vereiste tijdens groei- en andere o ntwikkelingsstadia van planten. Daarnaast produceren tal van micro-organ ismen een ganse waaier van afbraakenzymen, die hen in staat moeten stell en een plant binnen te dringen. Tenslotte vormt de enzymatische depolyme risatie een sleutelproces in veel industriële toepassingen, alsook in de natuurlijke recyclage van organisch materiaal. De belangrijkste hemicellulose component in de complexe celwandmatrix va n graangewassen is de heteroxylanfractie die voornamelijk uit arabinoxyl anen bestaat. Endo-ß-1,4-xylanasen, de enzymen die het verbre ken van de suikerverbindingen in de (arabino)xylan-ketenstructuur kataly seren, kunnen daarom beschouwd worden als de xylanolytische enzymen met de grootste impact op zowel biologische als biotechnologische processen. In 1997 werd aan het Laboratorium voor Levensmiddelenchemie van de K.U. Leuven voor het eerst vastgesteld dat in graangewassen eiwitten aanwezig zijn die de normale werking van xylanasen verhinderen. Wat later slaagd e men erin een eerste type eiwitten met xylanase-inhiberende werking op te zuiveren uit graan (Triticum aestivum L.). Deze werden, verwijz end naar hun oorsprong, TAXIs (Triticum aestivum xylanase inhibito r) genoemd. In dit onderzoek werd proteïnekristallografie aangewend:&nbs p;i) om inzicht te verwerven in de driedimensionale structuur van deze recent ontdekte familie TAXI-type inhibitoren; ii) om zi cht te krijgen op de moleculaire interactie tussen xylanasen en TAXIs; e n iii) om de ruimtelijke structuur te bepalen van een gemodif iceerd xylanase dat niet langer door TAXIs wordt geïnhibeerd. Nauwkeurige structuren van TAXI-IA en TAXI-IIB, en structuren van TAXI-I A in complex met A. niger xylanase, TAXI-IA in complex met&nb sp;B. subtilis xylanase en TAXI-IIA geassocieerd met B. su btilis xylanase konden worden bepaald. Daarnaast werd de structuur va n een niet-geïnhibeerde B. subtilis xylanase mutant opgehelde rd, beide in ‘vrije’ en ‘ligand-gebonden’ toestand. De bevind ingen dat TAXIs in planten defensief kunnen optreden door het verhindere n van de afbraak van de celwandmatrix door microbiële xylanasen, samen m et het moleculaire inzicht bekomen met de drie modellen van TAXI·xy lanase complexen en resultaten van genetische en biochemische karakteris atie, laten toe om de fysiologische functie van xylanase activiteit en i nhibitie bij planten te evalueren. Binnen een pathogeen-gastheer relatie beïvloeden pathogeniciteit en resistentie elkaar door direkte interacti es tussen eiwitten van beide partijen. Een dergelijke wisselwerking vorm t de ideale voedingsbodem voor een moleculaire co-evolutie van de virule ntie en resistentie genen, die snel gaan diversifiëren met de kans een n ieuwe specificiteit te ontwikkelen. Voor de aminozuren betrokken in de T AXI-xylanase interactie kan inderdaad een voorgeschiedenis van positieve selectie en een aanpassend vermogen aangetoond worden. Een opbiedende w apenwedloop waarbij enerzijds pathogene micro-organismes meerdere xylana sen met een verschillende vatbaarheid tegenover TAXIs produceren en ande rzijds TAXIs zich aanpassen teneinde zoveel mogelijk xylanasen te inhibe ren, is bovendien perfect in overeenstemming te brengen met de criteria voor TAXI-specificiteit die we konden afleiden uit de bekomen structurel e informatie. De grondige kennis van de TAXI-xylanase wisselwerking die met dit onderzoek gegenereerd werd, samen met moleculair genetische tech nieken, laat toe om milieubelastende klassieke chemische processen te ve rvangen door de natuurlijke werking van recombinant aangemaakte gemodifi ceerde enzymen. Daarnaast vormt het inzicht in de TAXI·xylanase int eractie een goede basis om te screenen voor natuurlijk voorkomende xylan asen en/of inhibitoren die een groot potentieel in zich dragen om aan ee n welbepaald vatbaarheids- of specificiteitsprofiel te beantwoorden.
URI: 
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Biocrystallography

Files in This Item:
File Description Status SizeFormat
Thesis Stefaan Sansen.PDF Published 19633KbAdobe PDFView/Open

 


All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.