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Projekt
Rationales Design von 3-D elektroenzymatischen Elektroden für neue Enzymkaskaden und NAD(P)H-Cofaktor-Regenerierung
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Uwe T. Bornscheuer; Professorin Dr.-Ing. Tanja Vidakovic-Koch
Fachliche Zuordnung
Bioverfahrenstechnik
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445767924
Elektroenzymatische Verfahren besitzen ein enormes Potenzial für die Entwicklung neuer biotechnologischer Verfahren für die Herstellung von Fein- und Grundstoffchemikalien, aber es gibt einige große Herausforderungen zu meistern, wie Produktspektrum, Co-Faktor-Regeneration und Produktivität, durch die die technische Anwendung von elektroenzymatischen Verfahren beeinträchtigt wird. In diesem Projekt werden die offenen Fragen durch gemeinsame Anstrengungen der Biokatalysegruppe (Bornscheuer) und der Arbeitsgruppe Elektrochemische Verfahrenstechnik (Vidakovic-Koch) angegangen. Es wird eine enzymatische Modell-Kaskade (bestehend aus Enoatreduktasen (ERED) und Baeyer-Villiger Monooxygenasen (BVMO)) untersucht, die typische Probleme bei der Integration von enzymatischen Katalysatoren mit elektrochemischer Regeneration simuliert. Beide Enzymklassen benötigen den löslichen NAD(P)H Co-Faktor, welcher als relevanter Co-Faktor für eine breite Palette von enzymatischen Reduktionsreaktionen eingesetzt wird, die für den globalen Pharmamarkt von erheblicher Bedeutung sind. Wir streben eine direkte NAD(P)H-Regeneration an der Elektrodenoberfläche an, an der keine weiteren Komponenten, abgesehen von Elektronen, beteiligt sind. Um die Co-Faktor-Regeneration mit einer enzymatischen Monooxygenase-/Enoatreduktase-Kaskade zu kombinieren, werden neuartige poröse 3-D-Elektroden entwickelt. Die Makrokinetik der enzymatischen Kaskadenreaktion mit integrierter Co-Faktor-Regeneration wird in der modellbasierten Analyse untersucht. Außerdem werden rationales Proteindesign und gerichtete Evolution verwendet, um die Enzyme an die Bedingungen anzupassen, die für einen effizienten elektroenzymatischen Reaktor erforderlich sind.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
