Untersuchungen der biokatalytischen Reduktionen von nicht-aktivierten C=C-Doppelbindungen

• Main Author: Shuster, Olexandr
• Other Authors: Müller, Michael
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: German
• Published: 2015
• Subjects: Biokatalyse; Reduktion; Enzym; Doppelbindung; Sterine; Rattus rattus
• Online Access: https://freidok.uni-freiburg.de/data/10293; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:25-freidok-102939; https://doi.org/10.6094/UNIFR/10293; https://freidok.uni-freiburg.de/dnb/download/10293

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung NAD(P)H-abhängiger Oxidoreduktasen und ihrer Rolle bei der Reduktion von nicht aktivierten C=C-Doppelbindungen. Bislang ist kein technischer biokatalytischer Prozess mit einem isolierten Enzym für diesen Reaktionstyp bekannt. Außerdem konnte die in der Literatur beschriebene enzymatische Reduktion allylischer Alkohole noch nicht eindeutig geklärt werden. Diese Tatsachen dienen als Grundlage für die durchgeführten Untersuchungen. Im ersten Teil wird die vermeintliche Reduktion der allylischen Alkohole durch die NADH abhängigen Oxidoreduktasen Alkoholdehydrogenase aus Equus caballus (HLADH, engl. für horse liver alcohol dehydrogenase) und Carbonylreduktase aus Candida parapsilosis (CPCR) aufgeklärt. Durch die Verwendung gereinigter Proteine kombiniert mit dem Einsatz Deuterium-markierter Substanzen konnte eine Nebenaktivität nachgewiesen werden, welche durch andere Reduktasen des Expressionsorganismus hervorgerufen wird. Dies wiederum ermöglichte die Erklärung der zuvor publizierten Ergebnisse. Zusätzlich wurde die membranintegrierte Polyprenolreduktase aus Rattus norvegicus (PPR) als potenzieller Kandidat für die biokatalytische Reduktion allylischer Alkohole untersucht. Das heterolog exprimierte Enzym wurde für die Reduktion der kurzkettigen Substanzen Farnesol und Geranylgeraniol aus der Klasse der Polyprenole getestet. Der zweite Teil der Arbeit beschreibt die Expressionsversuche und die katalytische Aktivität von der Δ14 Sterol-Reduktase aus Rattus rattus (Δ14SR) und des funktional homologen Enzyms aus Saccharomyces cerevisiae (ERG24). NADPH abhängige membranintegrierte ERG24 aus dem Sterolbiosyntheseweg wurde für die Reduktion der Δ14(15)-Doppelbindung in einem Δ8,14 Diensystem verwendet. Basierend auf der umfassenden Analyse der enzymatischen Reduktion von nicht aktivierten C=C-Doppelbindungen wird ein neues Paradigma bezüglich der limitierenden Faktoren in NAD(P)H-katalysierten C=C-Reduktionen sowie den reaktionsmechanistischen Aspekten der Reduktion ...