Clostridium perfringens Iota-Toxin und Clostridium botulinum C2-Toxin gehören zur Familie der binären Aktin-ADP-ribosylierenden Toxine. Die Toxine bestehen aus einer Enzymkomponente (ADP-Ribosyltransferase) und einer separaten Bindungs- und Translokationskomponente, die die Zellaufnahme vermittelt. Die enzymatisch aktiven Toxinbestandteile Iota a (Ia) und C2I übertragen den ADP-Riboserest von NAD auf Arginin-177 von Aktin, wodurch die Polymerisierbarkeit von Aktin gehemmt wird. Die Toxine unterscheiden sich in ihrer Substratspezifität: Während C2I nur beta/gamma-Aktin ADP-ribosyliert, modifiziert Iota a auch alpha-Aktin-Isoformen. In der vorliegenden Arbeit wurde eine Struktur-Funktionsanalyse der Enzymkomponente der Toxine durchgeführt. Insbesondere sollte untersucht werden, welche Bereiche der Enzyme für die unterschiedliche Substratspezifität verantwortlich sind. Dazu wurden N- und C-terminal verkürzte Varianten von Iota a und C2I kloniert, in E. coli als GST-Fusionsproteine exprimiert und hinsichtlich ihrer ADP-Ribosyltransferase-Aktivität und Substratspezifität in vitro geprüft. Zum selben Zweck wurden auch chimärische Proteine hergestellt, die aus verschiedenen Anteilen beider ADP-Ribosyltransferasen bestanden. Die Konstrukte GST-Ia(101-413), GST-Ia(177-413) und GST-Ia(208-413) verhielten sich bezüglich ihrer Substratspezifität wie Wildtyp-Ia. Dies zeigte, daß der N-terminale Anteil von Ia für die enzymatische Aktivität und die Substratspezifität entbehrlich ist. Hingegen waren N-terminale Verkürzungen des C2I, ebenso wie eine C-terminale Verkürzung dieser ADP-Ribosyltransferase, enzymatisch inaktiv. Es gelang, mit der chimären ADP-Ribosyltransferase GST-C2I(1-227)/Ia(205-413) ein Konstrukt herzustellen, das sich hinsichtlich der Substratspezifität wie Wildtyp-Ia verhielt. Weitere Chimären führten zur Charakterisierung der strukturellen Voraussetzungen der ADP-Ribosyltransferase-Aktivität der Toxine. Dabei zeigte sich, daß die Enyzmkomponente von Iota-Toxin weitaus „robuster“ gegen strukturelle Veränderungen war als die von C2-Toxin. Die Schwierigkeit, daß Enzymbereiche, die vermutlich die Substratspezifität der Toxine determinieren, gleichzeitig für die NAD-Bindung und Katalyse verantwortlich sind, führte zu zahlreichen inaktiven Chimären. Es konnten jedoch verschiedene enzymatisch aktive, chimärische Proteine konstruiert werden, die eine Modifikation in diesem Bereich aufwiesen [GST-Ia(1-394)/C2I(404-431), GST-C2I(1-363)/Ia(355-365)/C2I(375-431) und GST-Ia(1-321)/C2I(332-350)/Ia(341-413)]. Die ausgetauschten Aminosäurereste hatten allerdings keinen Einfluß auf die Substratspezifität der jeweiligen ADP-Ribosyltransferasen. Die Ergebnisse zeigen, daß die Substratspezifität – zusammen mit der enzymatischen Aktivität – in der C-terminalen Domäne der hier untersuchten ADP-Ribosyltransferasen determiniert ist. Es konnten weiterhin Bereiche der Primärsequenz innerhalb dieser Domänen bestimmt werden, deren Austausch keinen Einfluß auf die Substratspezifität hat. Der hier durchgeführte Austausch von Anteilen der Primärsequenzen führte allerdings in einigen Fällen zu enzymatisch inaktiven Konstrukten. Dies ist höchstwahrscheinlich auf eine gestörte Struktur der NAD-Bindungsstelle und/oder eine fehlerhafte Proteinfaltung zurückzuführen. ; Clostridium perfringens Iota-Toxin and Clostridium botulinum C2-Toxin belong to the family of binary actin-ADP-ribosylating toxins. These toxins consist of an enzyme component (e.g. ADP-ribosyltransferase) and a separate component, which is responsible for binding and translocation, thus mediating cellular uptake. The enzymatically active proteins Iota a (Ia) and C2I transfer the ADP-ribose-moiety of NAD to Arginine-177 of actin. This leads to an inhibition of actin-polymerization. The toxins differ in their substrate specificity: C2I is capable to ribosylate only beta/gamma-actin, whereas Iota a modifies alpha-actin-isoforms as well. In this work a structure-function-analysis of the enzyme components of the toxins was conducted. The aim was to define the regions of the enzymes that are responsible for the different substrate specificity. N- and C-terminally truncated variants of Iota a and C2I were cloned and afterwards expressed as GST-fusion-proteins in E. coli. Then their ADP-ribosyltransferase-activity and substrate specificity was tested in vitro. For the same purpose chimeric proteins were created which consisted of different parts of both ADP-ribosyltransferases. The constructed proteins GST-Ia(101-413), GST-Ia(177-413) and GST-Ia(208-413) showed the same substrate specificity as wildtype Iota a. This suggested that the N-terminal domain of Ia is dispensable for enzyme activity and substrate specificity. In contrast, N- and C-terminally truncated variants of C2I were enzymatically inactive. It was possible to synthesize a chimeric ADP-ribosyltransferase [GST-C2I(1-227)/Ia(205-413)] that exhibited the same substrate specificity as wildtype Iota a. Additional chimeras lead to the charecterization of the structural requirements for enzymatic activity of the toxins. It was found that the enzyme component of Iota-toxin was more robust against structural alteration than C2I. The fact that regions of the enzymes determining the substrate specificity are also responsible for NAD-binding and catalysis lead to the construction of numerous inactive chimeras. Nevertheless, several enzymatically active chimeric proteins were produced which harboured a modification in this region [GST-Ia(1-394)/C2I(404-431), GST-C2I(1-363)/Ia(355-365)/C2I(375-431), and GST-Ia(1-321)/C2I(332-350)/Ia(341-413)]. The exchanged amino-acid residues had no influence on the substrate specificity of the ADP-ribosyltransferases. The results show that the substrate specificity is located together with enzymatic activity in the C-terminal domain of the investigated ADP-ribosyltransferases. Furthermore, regions within the primary sequence of these domains could be determined that had no influence on sustrate specificity. An exchange of the primary sequence lead in some cases to constructs that were enzymatically inactive. This is most likely due to a disordered NAD-binding site and/or incorrect protein folding.