Elisabeth Rüthlein Enreduktasen in der asymmetrischen Synthese

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Inhaltsangabe zu „Enreduktasen in der asymmetrischen Synthese“ von Elisabeth Rüthlein

Enreduktasen aus der Old Yellow Enzyme (OYE) Familie [EC 1.6.99.1] reduzieren C=CDoppelbindungen
und generieren dabei bis zu zwei Stereozentren in einem Reaktionsschritt.
Eine breite Palette von aktivierten Alkenen kann als Substrat dienen und somit
besitzt die Reaktion das Potenzial als stereoselektive, umweltverträglichere Alternative
zur Metallkatalyse, vielfältigen Einsatz in der organischen Synthese zu finden.
Eine der großen Herausforderungen in der Biokatalyse ist das Vorliegen 182 mm des
Katalysators
und somit auch der Katalyseprodukte in nur einer enantiomeren Form. Um für die Enreduktase
YqjM Varianten mit Wildtyp entgegengesetzter Stereoselektivität zu finden wurde
in dieser Arbeit ein neuartiges, rationales und somit extrem effizientes Vorgehen getestet.
Hierbei wurde durch Mutation einzelner Aminosäurereste die Substratbindung in der
nativen Position gelockert und eine neue Bindung in geflippter Orientierung möglich
gemacht. Insgesamt mussten nur 17 Enzymvarianten erstellt werden um zum Wildtyp
stereokomplementäre Varianten zu finden. Die auf diese Weise in beiden enantiomeren
Formen zugänglichen Produkte sind vielseitige chirale Bausteine, die in der Natur- und
Wirkstoffsynthese Verwendung finden.
Daneben konnten zwei Wege zur chemoenzymatischen Synthese des breit genutzten
chiralen Intermediats 2-Methylbutan-1,3-diol identifiziert werden. Diese führen zu
unterschiedlicher Stereoinformation an C2-Position obwohl ein und dasselbe OYE
Verwendung findet. Die Veränderung der Stereoselektivität beruht hier auf geschickter
Wahl des Substrats und ist somit ein Beispiel für ein weiteres mögliches Vorgehen zur
rational gesteuerten biokatalytischen Synthese von entgegengesetzten Stereozentren.
In einem weiteren Projekt konnte eine Enzymkaskade aus YqjM WT und der Laccase
aus Agaricus bisporus zur Synthese von bestimmten arylierten Chromanonen etabliert
werden.

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