FWF - Biocar - Biokatalytische Reduktion von Carbonsäuren

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

In nachwachsenden Rohstoffen findet man Carbonsäuren in signifikanter Zahl und Menge. Man könnte diese Verbindungsklasse theoretisch zur Herstellung von Kunststoffen, Aldehyden oder speziellen Alkoholen aus biologischer Herkunft nutzen, jedoch stellt die Reduktion von Carbonsäuren noch immer eine große Herausforderung für die Chemie und auch die Biokatalyse dar, da Carboxylate thermodynamisch ausgesprochen stabil sind. Das bedeutet, dass ein großes Maß an Aktivierung nötig ist um sie zur Reaktion zu bringen. Chemische Methoden benötigen aus diesem Grund meist mehrere Stufen, organische Lösungsmittel, toxische Reagenzien, sehr hohe oder sehr niedrige Temperaturen oder den übermäßigen Gebrauch von Reduktionsequivalenten. Die enzymatische Reduktion von Carbonsäuren ist leider noch keine echte Alternative, da das Verständnis der Reaktion auf molekularer Ebene ungenügend ist und nur zwei Vertreter dieser Enzymklasse für Biokatalyse in preparativem Maßstab zur Verfügung stehen. Von der Mehrheit der beschriebenen Carboxylatreduktasen ist noch keine Sequenzinformation bekannt. Ein Ziel ist es daher, die Aminosäuresequenzen einiger Carboxylatreduktasen mit Hilfe von Strukturmodell- gestützter Datenbanksuche zu entschlüsseln. Die Proteine werden sodann in Escherichia coli oder Pichia pastoris exprimiert und danach wird ihre Aktivität mittels chromatographischer Methoden überprüft. Aktive Enzyme sollen auch mit einer photometrischen Methode biochemisch charakterisiert werden und zusätzlich werden wir versuchen, die erste Kristallstruktur einer Carboxylatreduktase zu lösen. Weiters werden wir wichtige Aminosäurereste identifizieren, indem sie durch ortsspezifische Mutagenese gegen andere Reste ausgetauscht werden. Einen Hinweis, welche Reste mutiert werden sollen, wird uns ein Strukturmodell oder idealerweise die gelöste Kristallstruktur liefern. Zusammenfassend wird dieses Projekt einen substantiellen Beitrag zum Verständnis von Carboxylatreduktasen und ihrer Funktionsweise liefern und zusätzlich neue Enzyme für die Biokatalyse verfügbar machen.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/03/1528/02/19