Phosphonat-basierte Enzyminhibitoren

Phosphonate sind eine Gruppe von sehr stabilen Naturstoffen, die von Mikroben gebildet werden und eine wichtige alternative Phosphorquelle für marine Kleinstlebewesen darstellen, wenn kein Phosphat verfügbar ist. In manchen Ökosystemen stellen sie bis zu 25% der biologisch verfügbaren Phosphorquellen dar. Forscher konnten im vergangenen Jahrzehnt beweisen, dass der Abbau von Phosphonaten in den Weltmeeren maßgeblich zur Emission von Treibhausgasen (Methan und Ethylen) beiträgt. Dennoch ist deren genau Rolle für den globalen Phosphorkreislauf noch wenig erforscht, ebenso wie die Auswirkungen ihres Abbaus auf den Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf. Trotz dieser Wissenslücken werden natürlich vorkommende und synthetische Phosphonate in vielen Bereichen eingesetzt. Heute gibt es Phosphonat-basierte Wirkstoffe mit antiviralen, antibiotischen, fungiziden oder herbiziden Eigenschaften, die teils in großen Mengen in die Natur freigesetzt werden allen voran das Herbizid Glyphosat. Großtechnisch werden Phosphonate zudem in Reinigungsmitteln, und zur Vermeidung von Ablagerungen in Industrieanlagen genutzt. Die Summe dieser Anwendungen hat dazu geführt, dass Phosphonate und deren Abbauprodukte in Boden- und Wasserproben aus beinahe allen Regionen der Welt nachweisbar sind. Ein genaues Verständnis des Phosphonatstoffwechsels und der zugrundeliegenden enzymatischen Reaktionen ist daher von fundamentalem Interesse um neue, verbesserte Wirkstoffe zu entwickeln, die ökologische Relevanz bereits genutzter Phosphonate zu verstehen und ein umfassendes Bild des globalen Phosphorkreislaufs zu zeichnen. Das gegenständliche Projekt befasst sich daher zu einem Teil mit der chemischen Synthese von Phosphonaten, die dazu genutzt werden können, um die biochemischen Prozesse zu verstehen, die für die Synthese und den Abbau von Phosphonaten verantwortlich sind. Zum anderen Teil wird das Projektteam an der Herstellung neuer, potenzieller Wirkstoffe auf Phosphonat-Basis arbeiten.