{"id":75121,"date":"2020-06-03T06:51:00","date_gmt":"2020-06-03T04:51:00","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=https%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F1166401%2Fauf-dem-weg-zur-biooekonomie-leistungsstarker-biokatalysator-entdeckt.html%3FWT.mc_id%3Dca0065%26pk_campaign%3Dca0065"},"modified":"2020-06-01T10:57:15","modified_gmt":"2020-06-01T08:57:15","slug":"auf-dem-weg-zur-biooekonomie-bayreuther-forscher-entdecken-leistungsstarken-biokatalysator","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/auf-dem-weg-zur-biooekonomie-bayreuther-forscher-entdecken-leistungsstarken-biokatalysator\/","title":{"rendered":"Auf dem Weg zur Bio\u00f6konomie: Bayreuther Forscher entdecken leistungsstarken Biokatalysator"},"content":{"rendered":"

In\u00a0der Bio\u00f6konomie treten biotechnologische Verfahren an die Stelle von Syntheseverfahren, die fossile Ressourcen verbrauchen.\u00a0Mikroorganismen und Enzyme werden dabei als Biokatalysatoren gezielt f\u00fcr die industrielle Produktion genutzt. Forscher der Universit\u00e4t Bayreuth haben jetzt ein Enzym entdeckt, das als Biokatalysator gro\u00dfe Vorteile bietet. Es eignet sich hervorragend f\u00fcr die Herstellung von Wirkstoffen aus dem Bereich der Naturstoffe. Herk\u00f6mmliche Syntheseverfahren dieser Wirkstoffe, die ein breites medizinisches Anwendungsspektrum haben, sind dagegen sehr aufwendig. In der Zeitschrift \u201eACS Catalysis\u201c stellen die Forscher um Prof Dr. Frank Hahn ihre Entdeckung vor.<\/strong><\/p>\n

Biotechnologische Herstellung von Natur- und Wirkstoffen<\/h3>\n
\"R\u00e4umliche
R\u00e4umliche Struktur des Enzyms AmbDH3. Bild: Frank Hahn.<\/figcaption><\/figure>\n

Die Natur h\u00e4lt eine F\u00fclle von Substanzen bereit, die f\u00fcr den Menschen gro\u00dfen medizinischen Nutzen haben k\u00f6nnen. Aufgrund ihrer komplexen Strukturen k\u00f6nnen diese Naturstoffe aber h\u00e4ufig nur unter gro\u00dfem Aufwand mit \u00fcblichen chemischen Verfahren produziert werden. Ein vielversprechender L\u00f6sungsansatz ist die Verwendung von Biokatalysatoren, mit deren Hilfe sich die Herstellung oft erheblich vereinfachen l\u00e4sst. Bei dem neuen, von den Bayreuther Forschern entdeckten Biokatalysator handelt es sich um das Enzym AmbDH3. Damit k\u00f6nnen ringf\u00f6rmige Bausteine von Naturstoffen, sogenannte Tetrahydropyrane, hergestellt werden. Sie bewirken oft die biologische Aktivit\u00e4t von Naturstoffen und spielen daher eine wichtige Rolle bei medizinischen Anwendungen.<\/p>\n

In ihrer Studie ist den Bayreuther Wissenschaftlern der Nachweis gelungen, dass sich mit AmbDH3 der antibiotisch aktive Wirkstoffkandidat \u201e(\u2013)-Centrolobin\u201c herstellen l\u00e4sst. Auf dieser Basis will das Bayreuther Forschungsteam die Synthese weiterer, noch komplexerer Naturstoffe in Angriff nehmen. Ein Beispiel sind die Bryostatine, die wegen ihrer antiviralen Aktivit\u00e4t von gro\u00dfem Interesse f\u00fcr die Wirkstoffforschung sind. Sie k\u00f6nnten auch f\u00fcr die Behandlung von Krebs und Alzheimer in Frage kommen.<\/p>\n

Ein vielseitiger und leistungsstarker Biokatalysator<\/h3>\n
\"In
In der Studie vorkommende Naturstoffe und die von AmbDH3 katalysierte Ringbildung. Bild: Frank Hahn.<\/figcaption><\/figure>\n

Tetrahydropyrane sind ringf\u00f6rmige Molek\u00fcle, die der chemischen Gruppe der Heterozyklen angeh\u00f6ren. Die Forschungsgruppe von Prof. Dr. Frank Hahn an der Universit\u00e4t Bayreuth zeigt in ihrer neuen Studie, dass mit Hilfe des Biokatalysators AmbDH3 sehr zahlreiche und sehr unterschiedliche Heterozyklen gewonnen werden k\u00f6nnen. Dabei hat der neue Biokatalysator den Vorzug, dass die r\u00e4umliche Struktur der entstehenden ringf\u00f6rmigen Molek\u00fcle pr\u00e4zise gesteuert werden kann. Zudem ist AmbDH3 ein sehr stabiles Enzym und f\u00fcr die Herstellung gro\u00dfer Mengen der jeweils gew\u00fcnschten Substanz geeignet. Bisher war kein Biokatalysator bekannt, der all diese Eigenschaften auf sich vereint.<\/p>\n

AmbDH3 haben die Wissenschaftler bei der Untersuchung von Bakterien entdeckt, die dieses Enzym verwenden, um Ambruticin zu bilden. Hierbei handelt es sich um einen Wirkstoffkandidaten zur Bek\u00e4mpfung von Pilzkrankheiten.<\/p>\n

Auf dem Weg zur nachhaltigen Bio\u00f6konomie<\/h3>\n

\u201eK\u00fcnftige Anwendungen f\u00fcr das Enzym AmbDH3 erwarte ich vor allem in der Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe, aber auch in der Synthese von Feinchemikalien. Unsere Forschungsgruppe ist zuversichtlich, dass wir weitere, mit AmbDH3 verwandte Enzyme entdecken k\u00f6nnen, die das Repertoire der Biokatalysatoren noch einmal deutlich erweitern. Unsere Arbeiten belegen: Die Biokatalyse kann wesentlich dazu beitragen, eine st\u00e4rker auf nat\u00fcrliche Ressourcen zur\u00fcckgreifende Wirtschaftsweise zu etablieren. Sie leistet damit einen Beitrag zur L\u00f6sung zentraler gesellschaftlicher Herausforderungen\u201c, sagt Hahn, der mit seinem Team an der Universit\u00e4t Bayreuth das Wirkstoffpotenzial von Naturstoffen und das synthetische Potenzial von Biosynthese-Enzymen erforscht.<\/p>\n

Die Wei\u00dfe Biotechnologie ist f\u00fcr die Entwicklung einer nachhaltigen Bio\u00f6konomie unverzichtbar. Indem Mikroorganismen oder Enzyme die Produktion von Substanzen \u00fcbernehmen, die bisher durch \u201ak\u00fcnstliche\u2018 chemische Syntheseverfahren gewonnen wurden, wird Energie eingespart, und es kommen deutlich weniger giftige Chemikalien zum Einsatz. An solchen schonenden Verfahren besteht gro\u00dfes Interesse seitens der chemischen und pharmazeutischen Industrie. \u201eDurch neue Biokatalysatoren k\u00f6nnen Bereiche, die bis vor kurzem noch der traditionellen chemisch-synthetischen Methodologie vorbehalten waren, f\u00fcr die Bio\u00f6konomie erschlossen werden. Es wird in Zukunft darum gehen, die Vorteile beider Forschungs- und Entwicklungsans\u00e4tze zielf\u00fchrend miteinander zu kombinieren\u201c, erkl\u00e4rt Hahn.<\/p>\n

Forschungsf\u00f6rderung:<\/h3>\n

Die jetzt in \u201eCatalysis\u201c publizierte Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen einer Emmy Noether-Nachwuchsgruppe, durch einen Career Integration Grant der Europ\u00e4ischen Union und ein Promotionsstipendium der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) unterst\u00fctzt.<\/p>\n

Ver\u00f6ffentlichung:<\/h3>\n

Tim Hollmann, Gesche Berkhan, Lisa Wagner, Kwang Hoon Sung, Simon Kolb, Hendrik Geise, Frank Hahn: Biocatalysts from Biosynthetic Pathways: Enabling Stereoselective, Enzymatic Cycloether Formation on a Gram Scale. ACS Catalysis (2020), doi:\u00a010.1021\/acscatal.9b05071<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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