Biokatalytische Dealkylierung für die organische Synthese

Komplexe organische Synthesen über mehrere Stufen erfordern häufig die Verwendung von Schutzgruppen, die bestimmte Teile des Moleküls, wie z.B. eine ansonsten reaktive Alkoholfunktion, kurzfristig vor chemischen Umsetzungen zu verstecken. Methylether und verwandte Alkylderivate erfüllen fast alle Kriterien einer perfekten Alkohol-Schutzgruppe da sie leicht einzuführen, billig und chemisch robust sind. Dieser letzte Punkt ist gleichzeitig ihre größte Schwäche, da die Abspaltung sehr harsche chemische Bedingungen erfordert, was die Kompatibilität mit komplexen Molekülen erheblich einschränkt. Dieses Problem zu lösen hat sich dieses multidisziplinäre Projekt der TU Wien und der Universität Greifswald zum Ziel gesetzt, durch kombinierten Einsatz an Organischer Chemie, Biokatalyse und Molekularbiologie. Es wird an der Etablierung einer biokatalytischen Methode gearbeitet, mittels redoxaktiven Enzymen aus der Cytochrom P450 Familie, die angestrebte Reaktion unter milden Bedingungen in Wasser und mit molekularem Sauerstoff als Oxidationsmittel zu katalysieren. In der aktuellen Form, spalten diese Enzyme Methylether von nur ganz bestimmten Molekülen ab, meist von denen, für die sie im Laufe der Evolution optimiert wurden. Sie sind damit für die breite Verwendungen in der Organischen Chemie nicht geeignet. Ziel dieses Projektes ist es nun mit modernen Methoden der Molekularbiologie neue Varianten (Mutanten) dieser Enzymklasse zu erschaffen, die eine möglichst breite Palette an unterschiedlichen Methylethern zu den entsprechenden Alkoholen umsetzen können. Dazu wird mittels klassischer Organischer Chemie eine wohldefinierte Bibliothek aus unterschiedlichen Methylethern und entsprechenden Alkoholen synthetisiert und charakterisiert. Mittels geeigneter high-throughput assays können eine hohe Anzahl an Mutanten in Ihrer jeweiligen biokatalytischen Umsetzung einer ebenfalls hohen Anzahl von organischen Substraten schnell und automatisiert untersucht werden. So sollen effizient Informationen über diese spannende Enzymfamilie und Ihr Vermögen, die gewünschte Transformation zu bewirken gesammelt werden um in der Folge noch bessere Mutanten zu erschaffen. Besonders aussichtsreiche Kandidaten werden vertieft biokatalytisch charakterisiert um schließlich Ihr volles Potential anhand Umsetzungen ausgewählter komplexer organischer Moleküle zu demonstrieren und sie so der breiteren Verwendung als Biokatalysatoren innerhalb der Organischen Chemie zu empfehlen.