Biokatalyse von Seltenerd-Lewis-Säuren in künstlichen Enzymen

• Antragsteller: Dr. Kevin Schwitalla
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572719335

Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von Seltenerd-basierten, künstlichen Enzymen zur Durchführung von biokatalytischen Reaktionen, die in der Natur nicht zugänglich sind. Diese Reaktionen sind von zahlreichen Seltenerd-katalysierten Reaktionen inspiriert und sollen unter milden Bedingungen mit hohen Ausbeuten und Enantiomerenüberschuss durchgeführt werden. Um dies zu erreichen, werden nichtproteinogene Aminosäuren mit Bindungsstellen für Metallkomplexe an verschiedenen Stellen im Gerüst des Lactococcal multidrug resistance regulator Enzyms eingebaut und anschließend wird die Bindung der Seltenerd-Metallionen untersucht. Mithilfe dieser künstlichen Enzyme werden Seltenerd-katalysierte Reaktionen (z.B. Michael-Reaktionen, Cycloadditionen und Multikomponenten-Reaktionen) ermöglicht und hinsichtlich der Ausbeute und Enantiomerenüberschuss ausgewertet. Um das volle Potenzial künstlicher Enzyme auszuschöpfen und die Selektivität und Aktivität zu maximieren, werden wir die gerichtete Evolution nutzen, um unsere Seltenerd-Enzyme für spezifische Reaktionen zu optimieren. Im Anschluss werden die Struktur-Wirkungsbeziehungen durch Einkristallstrukturanalysen und Computersimulationen untersucht, um die Gründe für erfolgreiche Reaktionen zu verstehen und einen rationalen Ansatz für das Design von Enzymen zu entwickeln. Mit unserer Vorgehensweise streben wir eine nachhaltigere und umweltfreundlichere Synthese von Pharmazeutika und Naturprodukten an und möchten auf diese Weise den Forschungsbereich der Biokatalyse vorantreiben.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Gastgeber: Professor Dr. Gerard Roelfes