Überwindung der Limitierungen von L-Threoninaldolasen in der Biokatalyse: Durch Reaktionstechnik zu hocheffizienten Anwendungen

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Gröger; Professor Dr. Andreas Liese
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 454753456

In diesem als interdisziplinäres Tandemprojekt von den Arbeitsgruppen Liese (Bioverfahrenstechnik) und Gröger (Industrielle Organische Synthese) beantragten Forschungsvorhaben ist das Ziel, ein grundlagenwissenschaftliches Verständnis für effiziente diastereoselektive Syntheseprozesse unter Einsatz von L- Threoninaldolasen zu gewinnen. Diese Enzyme katalysieren asymmetrische Aldolreaktionen unter Bildung von α-Amino-β- hydroxycarbonsäuren. Derzeitig liegt der große Nachteil dieses enzymatischen Reaktionstyps, resultierend aus dem thermodynamischen Gleichgewicht, in dem ungünstigen Diastereomerenverhältnis der Produkte. Ausgehend von einer Modelreaktion wird ein grundlegendes Verständnis über die konkurrierende thermodynamische und kinetische Kontrolle des biokatalytischen Reaktionssystems entwickelt. Durch die Etablierung von inline (NMR) und offline (HPLC) analytischen Methoden wird eine vollständige kinetische und thermodynamische Charakterisierung in Abhängigkeit vom Reaktionsfortschritt ermöglicht. Hiervon ausgehend werden reaktions- und enzymtechnische Maßnahmen zur Überwindung der thermodynamischen als auch der kinetischen Limitierungen evaluiert und in einem kontinuierlich betriebenen Reaktor implementiert. Am Ende dieses Projekts soll diese umfassende Studie aufgrund des generierten grundlagenwissenschaftlichen Verständnisses der den Diastereomerenüberschuss beeinflussenden enzym- und verfahrenstechnischen Parameter aufzeigen, dass durch L- Threoninaldolasen katalysierte Aldol-Reaktionen eine erforschungswürdige Alternative zu herkömmlichen chemischen Syntheseverfahren für die Herstellung von alpha-Amino-beta- hydroxycarbonsäuren darstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan
• Großgeräte: Benchtop NMR 80 MHz
• Gerätegruppe: 1740 Hochauflösende NMR-Spektrometer
• Kooperationspartner: Professor Dr. Yasuhisa Asano