Description: Das Projekt "Nutzung neuartiger, regioselektiver Halogenasen für Biotransformationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrgebiet für Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Die Bereitstellung halogenierter Verbindungen für chemische Prozesse sowohl als End- als auch als Zwischenprodukte spielt eine bedeutende Rolle. Im Rahmen der Synthese der halogenierten Verbindungen besteht ein zunehmendes Interesse, diese mit Hilfe halogenierender Enzyme durchzuführen. Von großer Bedeutung für solche Verfahren sind dabei die Halogenasen, da sie in Biotransformationen eine selektive und spezifische Halogenierung eines Substrats ermöglichen und somit eine günstige Perspektive für Prozesse der Weißen Biotechnologie bieten. Denkbar ist in diesem Sinne beispielsweise die Substitution klassischer toxischer Halogenierungsagentien wie Thionylhalogeniden oder Sulfurylhalogeniden in der chemischen Darstellung halogenierter Intermediate durch diese Enzyme. Des Weiteren besteht ein besonderes Interesse an solchen Prozessen von Seiten der pharmazeutischen Industrie, da halogenierte Naturstoffe oftmals eine höhere Aktivität als die nicht halogenierten besitzen und von der chemischen Synthesechemie in der Bereitstellung reaktiver Zwischenprodukte. Hintergrund des Projektes war es, ein proof-of-concept für die enzymatische Synthese des in Position 5 und 6 halogenierten Tryptophans darzustellen. Die rekombinant exprimierten Tryptophan-5- und Tryptophan-6-Halogenasen wurden zunächst in hoher Reinheit mittels Metallionen-Affinitätschromatographie gewonnen. Aufgrund der FADH2-Abhängigkeit der Halogenasen musste zusätzlich für die Durchführung der Halogenierungsreaktion eine Flavinreduktase (FLR) bereitgestellt werden, welche unter NADH-Verbrauch FAD zum FADH2 reduzierte. Die FLR konnte erfolgreich aus einem rekombinanten E. coli-Organismus isoliert und in einer für die Halogenierungsreaktion ausreichenden Qualität zur Verfügung gestellt werden. Für eine wirtschaftliche Gestaltung des halogenierenden Schritts ist es unerlässlich die notwendigen Enzyme in immobilisierter Form für den Prozess einzusetzen, damit diese recycliert werden können und um deren Standzeit zu erhöhen. Hierzu wurden zunächst die Standzeiten sowie die Kinetik der nativen Enzyme untersucht bzw. optimiert und auf immobilisierte Systeme (Trp-5-Halogenase) übertragen, wobei eine deutliche Verbesserung der Standzeit resultierte. Des Weiteren konnte erfolgreich ein Co-Substrat-Recycling etabliert werden, welches für eine nachhaltige Gestaltung des Halogenierungsprozesses zwingende Voraussetzung ist. Bezüglich des Aufbaus eines kontinuierlichen Halogenierungsprozesses, mit welchem eine höhere Raum-Zeit-Ausbeute als im Batch-Prozess generiert werden sollte, konnten im Rahmen des Projekts erste Voruntersuchungen durchgeführt werden.
Types:
SupportProgram
Origin: /Bund/UBA/UFORDAT
Tags: Recycling ? Kolibakterien ? Pharmazeutische Industrie ? Substrat ? Enzym ? Halogenverbindung ? Metall ? Industrielle Biotechnologie ? Chemische Verfahrenstechnik ? Bioverfahrenstechnik ? Biotransformation ? Biotechnologie ? Chemikalien ? Chemisches Verfahren ? Chromatografie ? Ersatzstoff ? Ionen ? Naturstoff ? Synthese ? Toxische Substanz ? Toxizität ? Wirtschaftlichkeit ? Zwischenprodukt ? Chemische Verbindung ? Organismen ? Stoffwechsel ? Halogenase ? Kontinuierliches Verfahren ? Substitution ?
Region: Rheinland-Pfalz
Bounding box: 7.5° .. 7.5° x 49.66667° .. 49.66667°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Time ranges: 2005-07-01 - 2008-06-30
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