Production and assessment of novel unspecific peroxygenases through modular yeast secretion systems [Kumulative Dissertation]

Abstract

Die selektive Oxyfunktionalisierung nicht aktivierter Kohlenstoffatome ist weiterhin eine große Herausforderung auf dem Gebiet der klassischen organischen Synthese. Eine Enzymklasse, die in den letzten Jahren auf dem Gebiet der Oxyfunktionalisierungs-Biokatalyse großes Interesse geweckt hat, sind die pilzlichen, unspezifischen Peroxygenasen (UPOs). Das Hauptziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung flexibler modularer Systeme für die Sekretion bekannter und neuer Peroxygenasen in den Hefeorganismen Saccharomyces cerevisiae und Pichia pastoris, um so die Palette der rekombinanten UPOs zu erweitern. Unter Verwendung dieser entwickelten Sekretionssysteme konnten mehrere UPOs erstmals hergestellt und charakterisiert werden. Durch die Kombination der entwickelten Systeme und der entdeckten Enzyme mit einer zudem entwickelten Protein-Engineering-Technik konnten gezielte Modifikationen der Chemoselektivität erreicht werden, gleichbedeutend mit den ersten berichteten Protein-Engineering-Kampagnen von Wildtyp-UPOs.

The selective oxyfunctionalisation of non-activated carbon atoms remains a grand challenge within the field of classical organic synthesis. One enzyme class, which has attracted keen interest within the field of oxyfunctionalisation biocatalysis in recent years are fungal unspecific peroxygenases (UPOs). The primary aim of this thesis was therefore to develop flexible modular systems for the secretion of reported and novel peroxygenases in the yeast organisms Saccharomyces cerevisiae and Pichia pastoris to broaden the accessible panel of recombinant UPOs. Utilising these built secretion systems, several UPOs could be firstly produced and characterised. By combining the developed systems and discovered enzymes with a further developed protein engineering technique- targeted modifications of chemoselectivity could be achieved, thus reporting the first protein engineering campaigns of wildtype UPOs to date.