Structural elucidation of the interaction of apicoplast resident ferredoxin and its interacting proteins

Der Apicoplast ist ein essentielles, plastidenähnliches Organell, das aus der sekundären Endosymbiose roter Algen hervorgegangen ist und in den meisten Apicomplexa vorkommt. Er enthält mehrere für den Parasiten unverzichtbare Stoffwechselwege, die im Wirt fehlen, weshalb er ein geeignetes Ziel für neue Therapeutika gegen Malaria und Toxoplasmose darstellt. Ein zentrales System im Apicoplast ist das Ferredoxin‐Redoxsystem aus der Ferredoxin‐NADP⁺‐Reduktase pflanzlichen Typs (ptFNR) und ihrem Redoxpartner, dem Ferredoxin pflanzlichen Typs (ptFd), das Elektronen für verschiedene enzymatische Reaktionen bereitstellt. Die genauen Aminosäurereste an der Interaktionsschnittstelle zwischen ptFd und seinen Partnerenzymen waren jedoch bislang unbekannt. In dieser Studie wurde die Interaktionsoberfläche zwischen ptFd und dem IspH‐Enzym des MEP‐Wegs mithilfe eines E. coli‐Modells und computergestützter Methoden identifiziert, wodurch Herausforderungen bei der Analyse labiler Fe‐S‐Proteine überwunden wurden. Die Ergebnisse bestätigen die Bedeutung elektrostatischer Wechselwirkungen für die Erkennung zwischen den Proteinen und liefern wichtige Hinweise für die Entwicklung möglicher Hemmstoffe. Die Resultate des E. coli‐Modells konnten im Apicoplast von Toxoplasma gondii bestätigt werden, was dessen Eignung als erste Screening‐Plattform unterstreicht. Zudem zeigte eine Flavodoxin‐Komplementationsstudie evolutionäre Zusammenhänge zwischen Cyanobakterien, Chromera velia und Apicomplexa und deutet auf die Rolle von ptFd im SUF‐Weg der Fe‐S‐Biogenese hin. Insgesamt vertieft diese Arbeit das Verständnis der Funktion von ptFd als zentrale Elektronenverteilungsstelle in Apicomplexa.