Neue katalytische asymmetrische Reaktionen durch Thiamindiphosphat-abhängige Enzyme
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im vorliegenden Projekt sollten speziell solche Thiamindiphosphat (ThDP)-abhängigen Enzyme bearbeitet werden, die bisher mittels Acyloinkondensation nicht synthetisierbare 2-Hydroxyketone zugänglich machen können. Hierzu zählen einerseits substituierte Acetaldehydderivate, enolisierbare α-CH-acide Aldehyde und Formaldehyd als Donoren und/oder Akzeptoren, sowie Ketone als selektive Akzeptoren. Durch eine Kombination von Enzymtechnologie, Organische Synthesechemie und Bioinformatik/Modellierung konnten biokatalytische Schritte erarbeitet werden, die das Repertoire der (Bio)Katalyse erweitern: erstmalig wurde eine der Benzoin-Reaktion analoge asymmetrische katalytische Kreuzkondensation von Aldehyden und Ketonen entwickelt. Hierdurch werden durch C-C Bindungsknüpfung ausgehend von preiswerten prochiralen Carbonylen tertiäre Alkohole enantiomerenangereichert zugänglich. Die gezielte Generierung (S)-spezifischer ThDP-abhängiger Enzyme basierte auf der detaillierten und vergleichenden Modellierung gut charakterisierter Enzymtransformationen. Die aus diesem Projekt hervorgegangene öffentlich zugängliche ‚Thiamine diphosphate dependent Enzyme Engineering Database’ (TEED-Datenbank) (http://www.teed.uni-stuttgart.de/) war der Start zu einem deutlich erweiterten Zugang zu homologen Enzymen, die durch einen reinen Sequenzvergleich nur unzureichend identifiziert werden können. Die Ergebnisse dieses Projektes stellen wichtige Grundlagen für die laufenden Arbeiten in den Teilprojekten der DFG Forschergruppe „Diversity of Asymmetric Thiamine Catalysis“ dar.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- ‚Thiamine diphosphate dependent Enzyme Engineering Database’
Michael Widmann, Florian Wagner, Jürgen Pleiss
- Branched-chain ketoacid decarboxylase from Lactococcus lactis (KdcA), a new thiamin diphosphate-dependent enzyme for asymmetric C-C bond formation, Adv. Synth. Catal. 2007, 349, 1425-143
Dörte Gocke, Con Luan Nguyen, Martina Pohl, Thomas Stillger, Lydia Walter, Michael Müller
- Rational Protein Design of ThDP-Dependent Enzymes - Engineering Stereoselectivity, Chembiochem 2008, 9, 406-412
Dörte Gocke, Lydia Walter, Ekaterina Gauchenova, Geraldine Kolter, Michael Knoll, Catrine L. Berthold, Gunter Schneider, Jürgen Pleiss, Michael Müller, Martina Pohl
- Thiamin-based Enzymes for Biotransformations, in Green Chemistry, Anastas PT, editor. Handbook of Green Chemistry, Green Catalysis, Vol. 3 Biocatalysis. Weinheim: Wiley-VCH. 2008, p 75-114
Martina Pohl, Dörte Gocke, Michael Müller
- α,β-Unsaturated aldehydes as substrates for asymmetric C-C bond forming reactions with thiamine diphosphate (ThDP)-dependent enzymes, Adv. Synth. Catal. 2008, 350, 759-771
Anabel Cosp, Carola Dresen, Martina Pohl, Lydia Walter, Caroline Röhr, Michael Müller
- 1,2-Addition von Carbonylverbindungen unter Verwendung des Enzyms YerE, EP 08009054.1, 16.05.2008 (Veröffentlichung: 18.11.2009)
Patrizia Lehwald, Michael Richter, Michael Müller
- Comparative characterisation of thiamin diphosphate-dependent decarboxylases, J. Mol. Catal., B: Enzym. 2009, 61, 30-35
Dörte Gocke, Thorsten Graf, Helen Brosi, Ilona Frindi-Wosch, Lydia Walter, Michael Müller, Martina Pohl
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.molcatb.2009.03.019) - Exploitation of ThDP-dependent enzymes for asymmetric chemoenzymatic synthesis, FEBS Journal 2009, 276, 2894-2904
Michael Müller, Dörte Gocke, Martina Pohl
- Enantioselective Intermolecular Aldehyde-Ketone Cross-Coupling through an Enzymatic Carboligation Reaction, Angew. Chem. 2010, 122, 2439-2442; Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2389-2392
Patrizia Lehwald, Michael Richter, Caroline Röhr, Hung-wen Liu, Michael Müller
- The Thiamine diphosphate dependent Enzyme Engineering Database: A tool for the systematic analysis of sequence and structure relations, BMC Biochem. 2010, 11:9
Michael Widmann, Robert Radloff, Jürgen Pleiss
(Siehe online unter https://doi.org/10.1186/1471-2091-11-9)
