Das eisenhaltige Nicht-Häm-Enzym EgtB katalysiert die sauerstoffabhängige Bildung einer KohlenstoffSchwefel-Bindung zwischen g-Glutamylcystein und N-a-Trimethylhistidin als zentralen Schritt der Ergothionein-Biosynthese. Sowohl die katalytische Aktivität als auch die 3D-Struktur von EgtB unterscheiden sich von bisher bekannten Schwefel-Transferasen oder Thiol-Dioxygenasen. Die Kristallstruktur von EgtB aus Mycobacterium thermoresistibile im Komplex mit g-Glutamylcystein und N-a-Trimethylhistidin zeigt die zwei Substrate und drei Histidinreste als Liganden der oktaedrischen Eisenbindestelle. Diese Geometrie des aktiven Zentrums passt zu einem katalytischen Mechanismus, in dem die Bildung der Kohlenstoff-Schwefel-Bindung von einem Eisen(III)-komplexierten Thiyl-Radikal initiiert wird, indem dieses den Imidazolring des N-a-Trimethylhistidins angreift.Ergothionein (1, Schema 1) kommt in vielen pro-und eukaryotischen Organismen vor, einschließlich dem Menschen und Humanpathogenen wie Mycobacterium tuberculosis.[1] Es wird von hçheren Eukaryoten als bakteriell produzierter Mikronährstoff aufgenommen. Die genaue zelluläre Funktion von Ergothionein ist unklar, jedoch lassen jüngste Beobachtungen in bakteriellen, tierischen und pilzstämmigen Zellen darauf schließen, dass die Schwefelverbindung vor oxidativem Stress schützt.[2] Mycobakterien synthetisieren Ergothionein aus Glutamat, Cystein und Histidin. [1d, 3] Der zentrale Schritt in dieser Biosynthese wird von dem eisenhaltigen Nicht-Häm-Enzym EgtB katalysiert, das unter Sauerstoffverbrauch eine C-S-Bindung zwischen N-a-Trimethylhistidin (2, TMH) und g-Glutamylcystein (gGC) bildet und sulfoxidiert. Zusammen mit dem Ovothiol-Biosyntheseenzym OvoA [4] (4, Schema 1) repräsentiert EgtB eine separate Enzymklasse (Sulfoxid-Synthasen), die sich von anderen Schwefel oxidierenden oder C-S-kuppelnden eisenhaltigen Enzymen wie Cystein-Dioxygenasen oder IsopenicillinSynthasen abgrenzt.[5] Vielmehr stellen Sulfoxid-Synthasen eine neue Facette in der vielfältigen Biokatalyse der C-SKupplung dar. [6] Um die molekulare Grundlage der Sulfoxid-Synthaseaktivität aufzuklären, wurden Kristallstrukturen von EgtB aus Mycobacterium thermoresistibile (EgtB thermo ) im ternären Komplex mit Eisen und TMH sowie als quaternärer Komplex mit Mangan, N-a-Dimethylhistidin (DMH) und gGC bestimmt. Das Enzym wurde in Escherichia coli produziert und nach Protokollen gereinigt, die bereits für EgtB aus Mycobacterium smegmatis (EgtB smegmatis ) etabliert worden waren.[1d]Die Sequenzhomologie der beiden Enzyme beträgt 81 %, sie sind Monomere (Abbildung S1) und zeigen ähnliche In-vitroAktivitäten (Tabelle 1). Die rekombinant hergestellten Enzyme wurden als eisenhaltige Holoenzyme aufgereinigt. Ihr Eisengehalt wurde sowohl in einem Ferrozin-basierten kolorimetrischen Test (EgtB thermo > 95 %, EgtB smegmatis > 50 %, Tabelle S1) als auch durch Titration der EgtB-Aktivität gegen FeSO 4 (Abbildung S2) bestimmt. Ihre In-vitro-Aktivitäten wurden in HEPES-gepufferten Lçsungen in Gegenwart von TMH, gGC, 4...