Eine zweifach retrosynthetische Implementierung eines neuen biochemischen Wegs (RETROBIO)

Biotin ist ein hochpreisiges kommerzielles Produkt, das gegenwärtig über eine komplexe chemische Synthese hergestellt wird. Wir haben nach retrosynthetischen Prinzipien einen neuartigen Biosyntheseweg designt, der über in der Natur unbekannte Metabolite verläuft. Der Biosyntheseweg wird durch Umprogrammierung von Substratspezifitäten bekannter Enzyme durch rationale Designansätze, welche durch fortgeschrittene Hochdurchsatz-Screening-Methoden ergänzt werden, implementiert. Das Projekt soll zeigen, dass es möglich sein wird, mehrstufige Biosynthesewege außerhalb des in der Natur bekannten Reaktionsrepertoires zu realisieren. Damit können attraktive Lösungen für manche der in der Synthetischen Biologie größten synthetischen Probleme gefunden werden. Wir erwarten, dass die erzielten Resultate einen Meilenstein für die Darstellung des Potentials der Synthetischen Biologie in der Chemischen Synthese sein werden. Dies wird hoffentlich dazu beitragen, Biosynthese viel häufiger als Alternative zu chemischen Methoden anzusehen.

In diesem Projekt wurde versucht einen neuen biotechnologischen Zugang zu einem Vitamin zu erlangen. Unter zur Hilfenahme von neuen Methoden der gerichteten Evolution sollten neue Enzyme entdeckt werden, die es möglich machen sollten das Vitamin auf einem von der Natur bisher noch nicht genützten Syntheseweg herzustellen. Für die Enzymentwicklung war es notwendig die für den Evolutionsprozess notwendigen Intermediate durch eine chemische Synthese herzustellen. Während für den letzten Schritt der neuen Biosynthese schon ein geeignetes Enzym gefunden werden konnte, steht diese Entwicklung für die in der Biosynthese davor liegenden Schritte noch aus.