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FOR 5596:  Erschließung des Potenzials S-Adenosylmethionin-abhängiger Enzymchemie

Fachliche Zuordnung Chemie
Förderung Förderung seit 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 510974120
 
Die nachhaltige und umweltverträgliche Produktion von Bausteinen zur chemischen Synthese, zum Beispiel von Pharmazeutika, erfordert ein Neudenken etablierter Prozesse. Biokatalytische Systeme, die erneuerbare und nachhaltige Ausgangsstoffe und Energiequellen nutzen, sind entscheidende Technologien zur Erreichung dieses Ziels. Enzyme arbeiten bei physiologischen Temperaturen, sind effizient und selektiv und können aus erneuerbaren Quellen hergestellt werden. Viele Enzyme sind abhängig von einem Cofaktor, der für die Durchführung der biokatalytischen Reaktion entscheidend ist. Einige dieser Cofaktoren erfordern komplexe Regenerationssysteme. S-Adenosyl-L-Methionin (SAM, AdoMet) ist einer der vielseitigsten Cofaktoren und an einer breiten Palette von Reaktionstypen beteiligt. SAM ist als Co-Substrat in fast allen Lebensformen vorhanden und ist vor allem als Methylgruppendonor für Methyltransferasen bekannt. Tatsächlich können alle Substituenten des Sulfoniumions in SAM-abhängigen enzymatischen Reaktionen können als Baustein verwendet werden. Verschiedene Enzymfamilien nutzen SAM als Donor für Aminopropyl- und Adenosylgruppen (oder Radikale), als Aminodonor oder als Quelle für Ylide. Diese Vielseitigkeit macht SAM-abhängige Enzyme zu vielversprechenden Werkzeugen für die Biokatalyse, in den letzten 10 Jahren ist das Interesse daran gestiegen, diesen Cofaktor für eine nachhaltige Katalyse zugänglich zu machen. Jüngste Fortschritte auf dem Gebiet der Regenerationssysteme und Cofaktoranaloga, auch durch Mitglieder der vorgeschlagenen FOR, lassen erwarten, dass eine nachhaltige Anwendung realisierbar ist. Ziel der FOR ist es, ein umfassendes Verständnis über SAM-abhängige Biokatalyse zu erlangen, das über den Methyltransfer hinausgeht und physiologische sowie alternative Substrate nutzt. Das detaillierte Verständnis der SAM-abhängigen Reaktionen, der zugrundeliegenden Mechanismen und die Möglichkeit, diese zu kontrollieren, sind die Ziele der ersten Förderperiode. Der Aufbau einer biokatalytischen Plattform mit in vitro- und in vivo-Systemen für die nachhaltige Nutzung von SAM-abhängigen Enzymen ist das Ziel der möglichen zweiten Förderperiode. Mit Hilfe der gesamten Bandbreite SAM-katalysierter Chemie soll diese Plattform genutzt werden, um vielfältige Verbindungen zugänglich zu machen und unabhängige, orthogonale Stoffwechselwege zu etablieren. In der ersten Förderphase werden ausgewählte, neuartige Enzymsysteme in Anbetracht auf ihre katalytischen Mechanismen und ihre Funktion in biologischen Systemen untersucht. Dies geschieht auch im Hinblick auf ihre Fähigkeit, in Multienzymreaktionen zu arbeiten, ihre Substratpromiskuität und ihre Eignung als Gerüst für das Enzym-Engineering. Eine eingehende Analyse der Nützlichkeit von SAM-Analoga in alternativen Stoffwechselwegen und in vivo SAM-Regenerationssystemen wird durchgeführt, zusätzlich zu ihrer Verwendung für die Charakterisierung von Enzymprozessen und den Ausbau für die Produktdiversität.
DFG-Verfahren Forschungsgruppen
Internationaler Bezug Schweiz

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