Titelaufnahme

Titel
New challenges for old yellow enzymes / by Nikolaus Giovanni Turrini
Verfasser/ Verfasserinby Turrini, Nikolaus Giovanni
Begutachter / BegutachterinFaber, Kurt ; Raber, Georg
ErschienenGraz, April 2016
UmfangIX, 321 Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftKarl-Franzens-Universität Graz, Dissertation, 2016
Anmerkung
Zusammenfassungen in Deutsch und Englisch
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Enzymkatalyse
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-138932 Persistent Identifier (URN)
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New challenges for old yellow enzymes [14.4 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Ene-Reduktasen aus der Old Yellow Enzyme (OYE)-Familie sind vielseitige Biokatalysatoren und reduzieren eine große Zahl an aktivierten Alkenen mit hoher Stereoselektivität. Neben ihrer natürlichen Aktivität, der C=C-Reduktion, katalysieren diese Enzyme eine Vielzahl an weiteren Reaktionen. Obwohl diese Biokatalysatoren in den letzten zwei Dekaden eingehend untersucht wurden, verfügen sie über viel ungenutztes synthetisches Potential. Unser Ziel war es, die Anwendbarkeit der En-Reduktasen zu verbreitern.Unsere Untersuchungen konzentrierten sich auf unterschiedliche aktivierende Gruppen, insbesondere ,-ungesättigte Laktone, Sulfone, Sulfoxide und Phosphonate. Während Erstere bereits teilweise mit ganzen mikrobiellen Zellen erforscht wurden, ist wenig über die letzteren drei Substratklassen bekannt. Des Weiteren sollte potentielle katalytische Promiskuität von Ene-Reduktasen, wie etwa die Reduktion von Iminen oder die reduktive Ringöffnung von Epoxiden identifiziert werden. Mehrere Ene-Reduktase-Mutanten wurden untersucht, um den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion aufzuklären.Wir konnten zeigen, dass Laktone und Phosphonate gute Substrate darstellen. In der asymmetrischen Bioreduktion von ,-ungesättigten Laktonen konnten wir außerdem (dynamisch) kinetische Racemtrennung beobachten. Sulfone und Sulfoxide hingegen wurden nicht von Ene-Reduktasen akzeptiert. Des Weiteren konnten wir keine reduktive Epoxidöffnung oder Imin-Reduktase Aktivität feststellen. Jedoch entdeckten wir eine ungewöhnliche Reaktion, nämlich die Nikotinamid- und Hydrid-unabhängige Isomerisierung von C=C-Bindungen. Zusammenfassend zeigen unsere Untersuchungen das bis dato noch nicht ausgeschöpfte Potential dieser höchst nützlichen Biokatalysatoren.

Zusammenfassung (Englisch)

Ene-reductases from the Old Yellow Enzyme (OYE) family are versatile biocatalysts and reduce a wide range of activated alkenes with high stereoselectivity. Aside from their natural C=C-reduction activity, these enzymes are also able to catalyze a variety of other reactions. While these biocatalysts have been thoroughly investigated over the last two decades, they still offer a lot of unexploited synthetic potential. We aimed at extending the synthetic applicability of ene-reductases further. We investigated various novel activating groups. Our studies thus focused on ,-unsaturated lactones, sulfones, sulfoxides and phosphonates. While the former had been minimally investigated with whole micobial cells, the latter three substrate classes were so far unexplored. Furthermore, our work was dedicated to identify potential catalytic promiscuity in ene-reductases from the OYE family, such as imine reduction or reductive opening of epoxides. Several ene-reductase variants were also investigated to explore their structure-function relationships.We succeeded in showing that lactones and phosphonates are good substrates. Additionally, we observed (dynamic) kinetic resolution in the asymmetric bioreduction of unsaturated lactones. Sulfones and sulfoxides, on the other hand, were not accepted by ene-reductases. No reductive epoxide opening or imine-reductase activity was observed. However, an unusual reaction, namely the nicotinamide- and hydride-independent isomerization of C=C-bonds. Taken together, our investigations highlight the not yet fully exploited potential of these highly useful biocatalysts.

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