Austauschkonsole für 400 MHz NMR-Spektrometer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In der Gruppe von Prof. Manfred Jung wurde das Gerät in breitem Umfang für die Strukturaufklärung und die Strukturabsicherung von neuen epigenetischen Wirkstoffen und chemischen Sonden eingesetzt. So konnten neue Hemmstoffe von Histon-Desacetylasen (aus den Klassen der HDACs und Sirtuine) und Histon-Demethylasen sowie von Methyl-Lysin-bindenden Proteinen identifiziert und charakterisiert werden. Zudem wurden chemische Sonden für die Analyse der zellulären Wirkung von Sirtuin-Inhibitoren mit Fluoreszenzmarkierung und Biotinylierung („molekulare Angeln“) mit dem Gerät charakterisiert, die nun für biologische Untersuchungen eingesetzt werden. In der Arbeitsgruppe von Prof. Michael Müller wurde das Gerät für die Aufklärung und die Anwendung biokatalytischer Transformationen zur Synthese bioaktiver Substanzen und Naturstoffe eingesetzt. Die Strukturaufklärung der synthetisierten Substrate, möglicher Intermediate und Produkte erfolgt mittels chromatographischer, spektroskopischer und chiroptischer Methoden. Die NMR-spektroskopische Charakterisierung ist in nahezu allen Projekten von entscheidender Bedeutung. Essentielle Beiträge wurden erzielt bei neuartigen enzymatischen Reduktionen von C=N-Doppelbindungen, der Aufklärung der enzymatischen oxidativen Phenolkupplung in der Biosynthese von Biaryl-Naturstoffen, der asymmetrischen Synthese mit Thiamin-abhängigen Enzymen (Umsetzungen mit Ketonen, Stetter-Reaktion), der enzymatischen asymmetrischen Reduktion aromatischer Verbindungen, der SAM-abhängigen asymmetrischen Methylierung von α-Ketosäuren, und der Aufklärung der Biosynthese von Aflatoxin B 1 und Xanthonen. Die Arbeitsgruppe von PD Dr. Wolfgang Hüttel befasst sich mit der enzymatischen Hydroxylierung nichtaktivierter C-H-Bindungen durch α-Ketoglutarat-abhängige Dioxygenasen. Ein Schwerpunkt ist die Untersuchung von Prolinhydroxylasen; darüber hinaus wurden Enzyme aus der Carnitin-Biosynthese und dem Tyrosin-Abbau charakterisiert. Die Untersuchungen erfolgen mit sehr unterschiedlichen analytischen Methoden, wobei die NMR-Spektroskopie unersetzbar ist und in dreierlei Hinsicht Anwendung findet: (i) zur konstitutionellen und stereochemischen Charakterisierung neuer enzymatischer Produkte, (ii) zur zeitlichen Überwachung enzymatischer Umsetzungen (in deuterierten Lösungsmitteln) und (iii) zur routinemäßigen Charakterisierung der Produkte bei Substratsynthesen. In der Gruppe von PD Dr. Steffen Lüdeke wurde das Gerät zur Strukturaufklärung chiraler sekundärer Alkohole nach Alkoholdehydrogenase-katalysierter Umsetzung von Ketonen bzw. Keto- und Diketoestern verwendet. Auch die Struktur der hierfür verwendeten Vorstufen wurde durch die NMR bestätigt oder aufgeklärt. Eine besondere Rolle kam der NMR-Spektroskopie bei der Aufklärung der relativen Konfiguration verzweigter Hydroxy-ketoester zu. In der Arbeitsgruppe von Jun.-Prof. Jennifer Andexer wurde die Regioselektivität der enzymatischen Methylierung von Catecholen mit dem Gerät untersucht. Dazu wurde 13C-markiertes Methionin bzw. S-Adenosylmethionin eingesetzt. Zudem werden Substrate und isolierte Produkte mittels NMR kontrolliert und identifiziert. In der Arbeitsgruppe von Prof. Andreas Bechthold wurde in einem Streptomyceten-Stamm die strukturell sehr interessante Verbindung Foxicin A gefunden. Das Gerät wurde zur Strukturaufklärung von Foxicin A und Derivaten verwendet. Weiterhin wurden dort in einem Streptomyceten-Stamm NRPS-Derivate und ein Annimycinderivat gefunden, und das Gerät wurde zur Strukturaufklärung derselbigen verwendet. (1H und 13C-Messungen). Ebenso wurden in der Gruppe von Prof. Irmgard Merfort neue Pflanzeninhaltsstoffe in ihrer Struktur aufgeklärt. In der Gruppe von Prof. Rolf Schubert konnte mittels 31P-NMR (mit Praseodymnitrat als Shift-Reagens, das nur den äußersten Phospholipid-Monolayer von Liposomen oder Nanoemulsionen schiebt) gezeigt werden, dass auch bei optimaler Hochdruckhomogenisation neben einem Hauptanteil von Öl-Lezithin-Nanoemulsionen und Perfluorcarbon-Lezithin-Nanoemulsionen immer auch Liposomen entstehen. Dies war für die Konzeption des Targetings der Nanoemulsionen an Tumoren, Blutgerinnseln, Infarktgebieten und entzündetem Gewebe wichtig. Die Perfluorcarbon-Nanoemulsionen werden dabei als Kontrastmittel für das kombinierte 1H/19F-MRI eingesetzt. In der Gruppe von Prof. Matthias Boll wurde das Gerät zur Aufklärung neuer Biotransformationsschritte eingesetzt, die wichtige Werkzeuge in der Biotechnologie sind. In den Arbeiten von Prof. Volker Auwärter wurden neue Cannabinoide (Designer-Drugs) in illegalen Zubereitungen strukturell aufgeklärt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Cytochrome P450-catalyzed regio- and stereoselective phenol coupling of fungal natural products, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 12289–12295
L. S. Mazzaferro, W. Hüttel, A. Fries, M. Müller
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/jacs.5b06776) - Noninvasive imaging of early venous thrombosis by 19F magnetic resonance imaging with targeted perfluorocarbon nanoemulsions, Circulation 2015, 131, 1405–1414
S. Temme, C. Grapentin, C. Quast, C. Jacoby, M. Grandoch, Z. Ding, C. Owenier, F. Mayenfels, J.W. Fischer, R. Schubert, J. Schrader, U. Flögel
(Siehe online unter https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.114.010962) - Selective Sirt2-inhibition by ligand-induced rearrangement of the active site, Nat. Commun. 2015, 6, 6263
T. Rumpf, M. Schiedel, B. Karaman, C. Roessler, B. J. North, A. Lehotzky, J. Olah, K. I. Ladwein, K. Schmidtkunz, M. Gajer, M. Pannek, C. Steegborn, D. A. Sinclair, S. Gerhardt, J. Ovadi, M. Schutkowski, W. Sippl, O. Einsle, M. Jung
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms7263) - 25-Hydroxyvitamin D3 synthesis by enzymatic steroid side-chain hydroxylation with water, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 1881–1884
M. Warnke, M. Jung, J. Dermer, K. Hipp, N. Jehmlich, M. von Bergen, S. Ferlaino, A. Fries, M. Müller, M. Boll
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/ange.201510331) - A quinone mediator drives oxidations catalysed by alcohol dehydrogenase-containing cell lysate, Chem. Commun. 2016, 52, 5198–5201
J. Haas, M.A. Schätzle, S.M. Husain, J. Schulz-Fincke, M. Jung, W. Hummel, M. Müller, S. Lüdeke
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/C5CC10316A) - Biocatalytic properties and structural analysis of phloroglucinol reductases, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 15531–15534
D. Conradt, B. Hermann, S. Gerhardt, O. Einsle, M. Müller
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/anie.201607494) - Structure-based development of a Sirtuin 2 affinity probe, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 2252– 2256
M. Schiedel, T. Rumpf, B. Karaman, A. Lehotzky, S. Gerhardt, J. Ovádi, W. Sippl, O. Einsle, M. Jung
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/anie.201509843) - Pipecolic acid hydroxylases: a monophyletic clade among cis-selective bacterial proline hydroxylases that discriminates L-proline, ChemBioChem 2017, 18, 1523–1528
J. Mattay, W. Hüttel
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cbic.201700187) - Wide distribution of foxicin biosynthetic gene clusters in Streptomyces strains – An unusual secondary metabolite with various properties, Front. Microbiol. 2017, 8, Art.-No. 221
A. Greule, M. Marolt, D. Deubel, I. Peintner, S. Zhang, C. Jessen- Trefzer, C. De Ford, S. Burschel, S.-M. Li, T. Friedrich, I. Merfort, S. Lüdeke, P. Bisel, M. Müller, T. Paululat, A. Bechthold
(Siehe online unter https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00221) - Structural characterization and pharmacological evaluation of the new synthetic cannabinoid CUMYL-PEGACLONE, Drug Test Anal. 2018, 10, 597–603
V. Angerer, L. Mogler, J.P. Steitz, P. Bisel, C. Hess, C.T. Schoeder, C.E. Müller, L.M. Huppertz, F. Westphal, J. Schäper, V. Auwärter
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/dta.2237)
