FWF - Engineering of cell reductions - Integriertes Prozessdesign zur Optimierung von Ganzzellreduktionen

Projekt: Forschungsprojekt

Projektdetails

Beschreibung

Enantiomerenreinheit ist eine Schlüsselcharakteristik der Effizienz und Sicherheit moderner Therapeutika. Die pharmazeutische Industrie sucht daher nach chiralen Katalysatoren für die Prozessentwicklung. Ein bedeudender Syntheseweg zur Herstellung chiraler Zwischenverbindungen ist die asymmetrische Reduktion von Carbonylverbindungen. Die exquisiten stereochemischen Selektivitäten von Reduktasen sind jenen der entsprechenden chemischen Katalysatoren deutlich überlegen, daher sind Biokatalysatoren die Methode der Wahl! Reduktasen können in ganzen Zellen oder als isolierte Biokatalysatoren für die Reduktion von Ketonen verwendet werden. Im vorangehenden Hertha Firnberg-Projekt Aldo-keto Reduktasen als Biokatalysatoren fokussierten wir uns auf die Synthese industrie-relevanter, chiraler Alkohole durch Ganzzellreduktion. Allerdings limitierte die hohe Toxizität der verwendeten Ketone Produktivität und Ausbeute durch schnelle Katalysator-Deaktivierung. Die Stabilität von Biokatalysatoren ist ein Hauptproblem in fast allen Bioprozessen. Strategien zur Bewältigung dieses Problems sind relevant hinsichtlich Grundlagenforschung sowie industrieller Anwendung. Unsere Untersuchung der Auswirkung toxischer Substrate auf Enzym-, Zell- und Prozessebene wird zu Kriterien einer integrierten Prozessentwickung führen. Die Aldo-keto Reduktase 2B5, Xylose Reduktase aus Candida tenuis, zeichnet sich durch ein außerordentlich breites Substratspektrum und hohe Stereoselektivität aus. Die Umsetzung sogenannter bulky-bulky ketones konnte durch Loop-engineering des Enzyms mehr als 100-fach gesteigert werden. Kenntnis des detaillierten Mechanismus der Aktivitätserhöhung könnte die Verwendung dieser Superfamilie von Reduktasen in der Biokatalyse noch interessanter machen. Ganzzellkatalysatoren sind eine billige und einfache Variante, Reduktasen einzusetzen und den für die Reaktion notwendigen Cofaktor NAD(P)H in situ zu rezyklieren. Wir planen den systematischen Vergleich rekombinanter und natürlicher Ganzzellkatalysatoren basierend auf Xylose Reduktase hinsichtlich Stereoselektivität, Umsetzungsgeschwindigkeit und Stabilitäten. Die Abhängigkeit der Katalysatorstabilität von der Konzentration toxischer Substrate und Produkte wird Prozesslösungen zur Substratzufuhr und in situ Produktentnahme leiten. Prozessoptionen werden im Hinblick auf industrielle Verwendbarkeit geprüft. Die Komplexität und Multivarianz von Ganzzellreduktionen erfordert den Einsatz von Operationsfenstern um die biologischen Limitierungen und industriellen Anforderungen zu visualisieren und zu bewerten.
StatusAbgeschlossen
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/07/1130/06/14

Fingerprint

Erkunden Sie die Forschungsthemen, die von diesem Projekt angesprochen werden. Diese Bezeichnungen werden den ihnen zugrunde liegenden Bewilligungen/Fördermitteln entsprechend generiert. Zusammen bilden sie einen einzigartigen Fingerprint.