Untersuchungen zur Regio- und Stereoselektivität von Lipasen durch computergestütztes Molecular Modeling und molekularbiologische Methoden

• Main Author: Scheib, Holger
• Other Authors: Schmid, Rolf D. (Prof. Dr.)
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: German
• Published: 1999
• Subjects: Molecular modelling; Lipasen; Stereoselektivität; Regioselektivität; Modell; 540; Triacylglyceride; primäre Alkohole; Lactone; molekulardynamische Simulationen; Triacylglycerols; primary alcohols; lactones; molecular dynamics simulations; Rugosa; Antarc*; Antarctica
• Online Access: https://doi.org/10.18419/opus-670; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:93-opus-5750; http://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/687

Es wurde ein Modell entwickelt, mit dessen Hilfe die Stereoselektivität von mikrobiellen Lipasen bei der Hydrolyse von Triacylglyceriden und in sn-2 substituierten Analoga verstanden und vorhergesagt werden kann. Es wurde zwei Typen von Triacylglyceriden und Analoga untersucht: flexible Substrate mit einer frei drehbaren O'-C1' Ether beziehungsweise Esterbindung (Alkylether-, Benzylether-, Estersubstrat) sowie rigide Substrate mit einer N'-C1' Amid- (Amidsubstrat) beziehungsweise C1'-C2'-Doppelbindung (Phenylsubstrat). Molecular Modeling Studien wurden durchgeführt, um die Wechselwirkungen zwischen Lipase und Substrat zu untersuchen. Lipase-Substrat Wechselwirkungen sind hauptsächlich repulsiv und sterisch und treten auf zwischen dem sn-2 Substituenten und fast ausschließlich dem C-terminalen Nachbar zum katalytisch aktiven Histidin (L258 in Rhizopus oryzae Lipase, ROL, und Rhizomucor miehei Lipase, RML, sowie L287 in Pseudomonas cepacia Lipase, PCL) beziehungsweise einem strukturell benachbarten Rest (F344 in Candida rugosa Lipase, CRL, und I290 in Candida antarctica Lipase B, CAL B). Diese sterischen Abstoßungen beeinträchtigen die Substratgeometrie. Ein Torsionswinkel, FO3-C3, im Substrat konnte identifieziert werden, der mit der experimentell ermittelten Stereoselektivität korreliert und eine Unterscheidung zwischen sn-1 und sn-3 hydrolysierten Triacylglyceriden und Analoga zuläßt. Ein Wert von FO3-C3 > 150° korreliert mit sn-1, FO3-C3 < 150° mit sn-3 Stereoselektivität. Das Modell wurde weiter verbessert und erweitert, indem Mutationen in ROL und PCL eingeführt wurden beziehungsweise für CRL und CAL B angewendet wurde. Das Modell gilt für alle untersuchten Lipase-Substrat-Komplexe. Der Torsionswinkel FO3-C3 korreliert mit den experimentell bestimmten Stereoselektivitäten. Weitere Untersuchungen erstreckten sich auf Wechselwirkungen der PCL mit g- und d-Lactonen und primären Alkoholen sowie die Regioselektivität von mikrobiellen. A model was introduced to explain and predict the stereoselectivity of ...