C-C-Bindungen knüpfende Enzyme

Arbeitsgebiet:

Enzyme, die C-C-Bindungen knüpfen können, eignen sich als Katalysatoren in chemo-enzymatischen Synthesen um z.B. neuartige Zucker und Zuckeranaloge herzustellen. In unserer Arbeitsgruppe untersuchen wir dazu vor allem Enzyme aus dem Zentralstoff- und Baustoffwechsel von Escherichia coli. Bei den Aldolasen untersuchen wir die Transaldolase (TAL) und die strukturverwandte, neuartige Fruktose-6-Phosphat-Aldolase (FSA) und deren Mutantenproteine (Muteine). In Kooperation mit Prof. Gunter Schneider am Karolinska-Institut in Stockholm wurden die dreidimensionalen Strukturen der TAL und einiger Tal-Muteine gelöst. Erstmals für Aldolasen wurde dabei der Enzym:Substratkomplex des Typs einer Schiff´schen Base aufgeklärt. Ebenso wurde die Struktur des dekameren Enzyms FSA gelöst. Durch ortsgerichtete Mutagenesen wurden die aktiven Zentren der Enzyme verändert und diese „Muteine“ wurden danach auf ihre Katalyseeigenschaften untersucht. Im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms 1170 („Gerichtete Evolution von molekularen Biokatalysatoren“) wurde - in Zusammenarbeit mit der AG von Prof. W.D. Fessner an der TU Darmstadt- die gerichtete Evolution der Transaldolase zur Gewinnung neuer Enzymeigenschaften (z.B. Dihydroxyaceton als Donor für TAL-Reaktionen) erfolgreich untersucht. Wir verfügen somit über verschiedene TAL- und FSA-Mutantenproteine, die den Zugang zu interessanten neuen Zuckern und Zuckeranaloga aus chemo-enzymatischen Synthesen ermöglichen. Dies konnten wir in Zusammenarbeit mit verschiedenen Arbeitsgruppen (Fessner, Lemaire, Clapés) unter Beweis stellen.

Verschiedene Thiamindiphosphat (ThDP)-abhängige Enzyme können – neben ihren Funktionen im Stoffwechsel- auch als Biokatalysatoren für C-C-Bindungsknüpfungen verwendet werden. Seit längerem untersuchen wir die Transketolase (TKT), die strukturverwandte 1-Desoxyxylulose 5-Phosphat-Synthase (DXS) aus E. coli.. Weitere ThDP-Enzyme mit Potenzial für C-C-Bindungen sind die Phosphonopyruvat-Decarboxylase (PPDC, aus Streptomyces viridochromogenes) und die SEPHCHC-Synthase (MenD, E.coli), die im Rahmen einer neuen DFG-Forschergruppe (For 1296, ) in Kooperation mit der AG Michael Müller an der Univ. Freiburg untersucht wird.

Derzeitige Mitarbeiter: Dr. Anne Samland, Dipl. Biol (t.o.) Shiromi Baier

Ehemalige Mitarbeiter: Dr. Sarah Schneider, Dr. Tomoyuki Inoue

Kooperationspartner: AG Prof. Michael Müller (Univ. Freiburg), AG Prof. Wolf-Dieter Fessner (TU Darmstadt), AG Prof. Marielle Lemaire/Dr. Christine Hélaine (Univ. Aubière, Clermont-Ferrand, Frankreich), AG Prof. Gunter Schneider (Karolinska Institut, Stockholm, Schweden), AG Prof. Pere Clapés (CSIC, Barcelona, Spanien)

Universität Stuttgart
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