Kurzkettige Dehydrogenasen/Reduktasen aus Pflanzen - anwendungsbezogene Untersuchungen zu Cosubstratpräferenz und Reduktion bizyklischer Diketone

Abstract

Für die Wirkstoffsynthese ist es aufgrund der komplexen Strukturen und dem hohen Reinheitsanspruch wichtig, effiziente und hochselektive Syntheserouten zu entwickeln. Um dieses Ziel zu erreichen, werden seit einigen Jahren Enzyme als Biokatalysatoren eingesetzt. Die beiden pflanzlichen, kurzkettigen Dehydrogenasen/Reduktasen At2g29350 und CoTR zeigten in vorherigen Arbeiten vielversprechende katalytische Eigenschaften. Die Ziele dieser Arbeit waren, die Cosubstratpräferenz der beiden NADPH-abhängigen Enzyme hin zu dem kostengünstigeren Cosubstrat NADH zu optimieren und die katalytischen Eigenschaften hinsichtlich der Reduktion des Wieland-Miescher- und Hajos-Parrish-Ketons zu testen. Beide bizyklischen Diketone sind wichtige Bausteine in der Wirkstoffsynthese. Die Cosubstratpräferenz wurde durch die Einführung von zwei Mutationen optimiert. At2g29350 zeigte eine stereospezifische Reduktion der (S)-Enantiomere der Diketone und CoTR eine stereoselektive Reduktion der (R)-Enantiomere.

Complex structures and the requirement of high purity for active pharmaceutical compounds demand the synthesis to be efficient and specific. To achieve this target, enzymes have been used as biocatalysts for several years. The two plant-derived, short-chain dehydrogenases/reductases At2g29350 and CoTR showed promising catalytic abilities in previous works. The aim of this thesis was the optimization of the cosubstrate preference of these NADPH-depending enzymes towards the more affordable cosubstrate NADH. Additionally, the catalytic potential of both enzymes was investigated by testing the stereoselective reduction of Wieland-Miescher and Hajos-Parrish ketone. Both bicyclic diketones are important building blocks in the synthesis of active compounds. Cosubstrate preference was optimized by inserting two mutations. At2g29350 showed a stereospecific reduction of the (S)-enantiomers of both diketones and CoTR a stereoselective reduction of both (R)-enantiomers.