Biosynthese von Sodorifen, Chlororaphen und verwandten Verbindungen

• Antragsteller: Professor Dr. Jeroen Dickschat
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 534926425

Sodorifen und Chlororaphen sind nicht-kanonische methylierte Terpene bakteriellen Ursprungs. Ihre Biosynthese wird durch Klonierung und heterologe Expression der Gene untersucht, die in biosynthetischen Genclustern in Serratia plymuthica bzw. Pseudomonas chlororaphis kodiert sind. Zwei verwandte biosynthetische Gencluster, die homologe Gene zu denen enthalten, die in den biosynthetischen Genclustern von Sodorifen und Chlororaphen beobachtet wurden, werden in Variovorax boronicumulans und Pseudomonas grimontii gefunden, die Produkte dieser Gencluster sind jedoch unbekannt. Auch für diese Cluster werden Enzymexpressionskonstrukte zur Verfügung gestellt, um die unbekannten Produkte zur Isolierung und Strukturaufklärung enzymatisch zu erzeugen. Um die komplexen Zyklisierungsmechanismen aufzuklären und die absoluten Konfigurationen der methylierten Terpenoide zu bestimmen, werden Inkubationsexperimente mit isotopenmarkierten Vorläufern durchgeführt. Diese Arbeit wird durch DFT-Rechnungen unterstützt. Die Strukturen der Methyltransferasen und der nichtkanonischen Terpensynthasen, die an der Sodorifen- und Chlororaphen-Biosynthese beteiligt sind, sind unbekannt. Diese Enzyme werden zusammen mit nicht reaktiven Analoga ihrer nativen Substrate kristallisiert, die synthetisiert werden sollen. Basierend auf den gewonnenen Kristallstrukturen werden ortsgerichtete Mutageneseexperimente durchgeführt, um tiefere Einblicke in die Enzymmechanismen zu gewinnen. Substratanaloga mit zusätzlichen Methylierungen werden synthetisiert und mit den Terpensynthasen für die Sodorifen- und Chlororaphen-Biosynthese enzymatisch umgewandelt. Die erhaltenen Produkte werden gereinigt und ihre Strukturen aufgeklärt. Insgesamt zielt dieses Projekt auf ein tiefes mechanistisches Verständnis der ungewöhnlichen Enzyme ab, die an der Biosynthese von Sodorifen, Chlororaphen und verwandten Molekülen beteiligt sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen