Reaktionstechnische Untersuchungen zu Thiamindiphosphat-abhängigen C-C-knüpfenden Enzymen

Wiss. Kontakte und Kooperationen:Institut für Molekulare Enzymtechnologie, Heinrich-Heine Universität Düsseldorf; Lehrstul für Pharmazeutische und Medizinische Chemie, Albert-Ludwigs Universität Freiburg; Institut für Biotechnologie II, Forschungszentrum Jülich

Das Forschungsvorhaben befasst sich mit den Enzymen Benzaldehyd Lyase (BAL) sowie Benzoylformiatdecarboxylase (BFD) und beinhaltet sowohl Aspekte der praktisch angewandten als auch der Grundlagenforschung. Die Enzyme katalysieren mittels des Coenzyms Thiamindiphosphat die Knüpfung von neuen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen, eine der wichtigsten Reaktion der synthetischen organischen Chemie. Die Produkte sind 2-Hydroxyketone in hohem Enantiomerenüberschuss, die in der Industrie als Vorstufen verschiedener Arzneistoffe eingesetzt werden.

Die aus Zellen isolierten Enzyme werden auf festen Trägermaterialien immobilisiert und hinsichtlich ihrer Eigenschaften als heterogene Biokatalysatoren untersucht. Zu diesen Arbeiten gehört auch die Anwendung magnetischer Trägersubstanzen, die eine verbesserte Reaktionsführung ermöglichen. Weiterhin sollen im Vergleich zur Wildtyp BFD verschiedene BFD-Mutanten charakterisiert werden. Von besonderem reaktionstechnischen Interesse sind dabei Kinetik, Ausbeute sowie Regio- und Enantioselektivität. Schließlich soll untersucht werden, wie die Enzyme BAL und BFD ohne Aufreinigung zur Katalyse genutzt werden können und wie die Reaktionsbedingungen zu diesem Zweck gewählt werden müssen.

Im Rahmen dieses Projektes werden Bakterienzellen fermentiert und überexprimierte Enzyme chromatographisch aufgereinigt. Der Verlauf der Reaktionen wird über achirale und chirale HPLC verfolgt.