Biokatalysatoren für die asymmetrische Reduktion von Iminen
Final Report Abstract
Im Rahmen der Suche nach Enzymen mit der Fähigkeit zur Reduktion von Iminen wurde ein Verfahren entwickelt, das mit guter Selektivität und Sensitivität den Nachweis sekundärer Amine in wässrigen Reaktionslösungen und Standardkulturmedien rekombinanter E. coli ermöglicht. Es ist somit geeignet, Enzympräparate und genomische Banken auf die Reduktion von Iminen zu sekundären Aminen zu untersuchen. Zahlreiche Strategien, die bei der Suche nach geeigneten Enzymen verfolgt wurden, führten jedoch nicht zum Erfolg: Die Reproduktion der in der Literatur beschriebenen Aktivität des strikt anaeroben Organismus Acetobacterium woodii war nicht möglich, auch konnte aus einer genomischen Bank des Organismus in E. coli kein Klon mit der gewünschten Aktivität erhalten werden. Ein sequenzbasiertes Screening nach der die Iminreduktion vermutlich katalysierenden Enoatreduktase verlief negativ, ebenso die alternative Untersuchung isolierter Enoatreduktasen und Carbonylreduktasen sowie das aktivitätsbasierte Screening einer aus dem anaeroben Klärschlamm einer Papierfabrik gewonnenen metagenomischen Bank. Dagegen konnte mittels eines sequenzbasierten Screenings auf Basis konservierter Bereiche in der metagenomischen Bank eine neue Enoatreduktase identifiziert werden, welche nach erfolgreicher aktiver Expression auf die Fähigkeit zur Reduktion von Iminen untersucht werden soll. Im Laufe der experimentellen Bearbeitung des Projektes erwiesen sich die aktive Expression von Enoatreduktasen in standardisierten genomischen bzw. metagenomischen Banken, die Handhabung anaerober Kulturen im HTS-Screening und die Instabilität der Imine in Gegenwart wässriger Phasen als besondere Herausforderung. Die Ergebnisse können daher nicht zu der Schlussfolgerung führen, dass Enzyme mit der Fähigkeit zur Reduktion von Iminen nicht existieren, sondern verdeutlichen vielmehr, dass sowohl molekularbiologisch, als auch reaktionstechnisch noch einige Grundlagenforschung geleistet werden muss, damit das Spektrum biokatalysierter Synthesen effizient um neue technisch bedeutsame Reaktionen erweitert werden kann.
