Lukas Lang

• Peroxiredoxine und Glutaredoxine zählen zu den zentralen Enzymen für die Redoxregulation von Cysteinylresten in Proteinen. Dabei stellen Peroxiredoxine die bedeutendsten intrazellulären Hydroperoxidasen dar, können aber auch Zielproteine direkt oxidieren, um deren Aktivität zu regulieren. Während die mechanistischen Klassen der 2-Cys Peroxiredoxine bereits ausführlich charakterisiert wurden, konnten der Katalysemechanismus sowie die physiologischen Rollen von 1-Cys Peroxiredoxinen noch nicht geklärt werden. Glutaredoxine reduzieren glutathionylierte Proteine sowie Proteindisulfide und sind daher neben Thioredoxinen die wichtigsten Enzyme um oxidierte Cysteinylreste zu reduzieren. Zwar konnten verschiedene Reaktionsmechanismen von Glutraredoxinen beschrieben werden, allerdings ist deren Bedeutung für die Substratspezifität und physiologische Funktionen noch häufig ungeklärt. In dieser Arbeit wurden die einzelnen Reaktionsschritte des Katalysemechanismus der Glutaredoxine PfGrx und ScGrx sowie der 1-Cys Peroxiredoxine PfAOP und PfPrx6 mittels Stopped-Flow Experimenten, Circulardichroismus-Spektroskopie und Molecular Docking Simulationen untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass der Dithiol-Mechanismus von Glutaredoxinen deren Spezifität für Glutathion als Reduktionsmittel ermöglicht, und dass glutathionylierte Glutaredoxine mit verschiedenen Thiolen reagieren. Außerdem konnten die molekularen Grundlagen für die effiziente Reaktion von Glutaredoxinen mit Glutathion weiter entschlüsselt werden. Für 1-Cys Peroxiredoxine konnte in dieser Arbeit die Existenz zweier verschiedener mechanistischer Klassen nachgewiesen werden. Promiskuitive 1-Cys Peroxiredoxine, die unspezifisch mit verschiedenen Thiolen reagieren, und protektive 1-Cys Peroxiredoxine, die nur unter spezifischen Bedingungen reduziert werden können. Sowohl für Glutaredoxine als auch für Peroxiredoxine ermöglichen diese Daten ein besseres Verständnis, warum intrazellulär häufig mehrere Isoformen der Glutaredoxine und Peroxiredoxine vorliegen, und wie verschiedene Katalysemechanismen eine Vielzahl an physiologischen Rollen ermöglichen.