Wiss. Kontakte und Kooperationen:  Lehrstuhl für Pharmazeutische und Medizinische Chemie, Albert-Ludwigs Universität Freiburg;  Institut für Biotechnologie II, Forschungszentrum Jülich

Ziel des angestrebten Promotionsvorhabens ist die Etablierung der präparativen Nutzung der
a-Ketosäure-Decarboxylase (KdcA), welche asymmetrische C-C Bindungsknüpfungen katalysiert. Hierzu ist die detaillierte Charakterisierung des Biokatalysators für den präparativen Einsatz auf der Basis detaillierter kinetischer und thermodynamischer Untersuchungen eine zwingende Vorraussetzung.

Die KdcA katalysiert neben der Decarboxylierung von 2-Ketocarbonsäuren zu den korrespondierenden Aldehyden auch die asymmetrische Carboligationen. Bei der gemischten Carboligationen von zwei Aldehyden können prinzipiell zwei verschiedene isomere 2 - Hydroxyketone entstehen, je nachdem, welcher Aldehyd als Donor oder Akzeptor fungiert. Im analytischen und semi-präparativen Maßstab wurde bereits gezeigt, dass sich die Donor-/ Akzeptorselektivität des Enzyms durch die Wahl der Aldehyde steuern lässt. Ein wesentliches Ziel der geplanten Arbeiten ist die reaktionstechnische Charakterisierung und Optimierung der Enzymstabilität und Selektivität in kontinuierlichen und Batch-Systemen am Beispiel der Carboligation von Benzaldehyd mit Acetaldehyd und der Decarboxylierung von Phenylpyruvat zu Phenylacetaldehyd und anschließender Carboligation mit Acetaldehyd. Durch den Vergleich der KdcA mit Aminosäure­decarboxylasen bzgl. der Decarboxylierung sollen allgemeine Aussagen zum Potential in kinetischen Racematspaltungen ermöglicht werden.

Bisherige chemische Synthesen zur Bereitstellung der asymmetrischen Produkte sind häufig aufgrund der Verwendung von Schwermetall-haltigen Chemokatalysatoren und dem damit verbundenen Einsatz von organischen Lösungsmitteln deutlich weniger umweltverträglich und Ressourcen-schonend.

Das beantragte Stipendium geht einher mit dem in der Initiative ChemBioTec verfolgten Ziel der Bildung eines Forschungsnetzwerks der Biokatalysator- und Bioprozesstechnik.