Etablierung chemoenzymatischer Totalsynthesen der Jerangolide

Titelangaben

Lindner, Frederick:
Etablierung chemoenzymatischer Totalsynthesen der Jerangolide.
Bayreuth , 2019 . - VI, 279 S.
( Dissertation, 2019 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)
DOI: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00004527

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Abstract

Das Myxobakterium Sorangium cellulosum produziert eine Reihe von antimykotisch wirkenden Polyketiden, so auch die Gruppe der Jerangolide. Die Grundstruktur der Jerangolide weist eine Reihe von interessanten Strukturmotiven auf. Dies wurde zum Anlass genommen die Biosynthese der Jerangolide genauer zu untersuchen. Der Fokus lag hierbei auf der Untersuchung der Biosynthese-Enzyme, welche an den späten Schritten beteiligt sind. Es wird davon ausgegangen, dass die unterschiedlichen Jerangolide sich von dem gemeinsamen Vorläufer Projerangolid ableiten. Die weitere Modifikation zu den einzelnen Vertretern der Jerangolide werden vermutlich durch die O-Methyltransferase JerF, sowie die beiden Rieske-Oxygenasenen JerP und JerL durchgeführt.
Zur Untersuchung der Jerangolid-Biosynthese wurde eine gemeinsame Synthese für Jerangolid E und Projerangolid entwickelt. Die Syntheseroute wurde so gestaltet, dass sie ebenso Zugang zu diversen Jerangolid- und Projerangolid-Derivaten ermöglicht. Schlüsselschritte der Totalsynthese von Jerangolid E umfassen eine oxa-Michael-Addition, eine Julia-Kocienski-Olefinierung, sowie eine Olefin-Kreuzmetathese.
Desweiteren wurde die Expression der Rieske-Oxygenasen JerP und JerL untersucht. Durch Rekonstitution und Renaturierung konnte JerP in der aktiven Form erhalten werden. In Bioaktivitätstests zusammen mit der Monooxygenase JerO konnten erste Hinweise für die katalytische Aktivität von JerP gewonnen werden.
In Biotransformationen mit der O-Methyltransferase JerF wurde die Rolle von Projerangolid als biosynthetischer Vorläufer der Jerangolide bestätigt. Im Weiteren konnte für JerF eine hohe Lösungsmitteltoleranz nachgewiesen, sowie eine Enzymkaskade für die Cofaktorbildung verwendet werden. Diese konnte ebenfalls für die erste chemoenzymatische Synthese von Jerangolid E verwendet werden.

Abstract in weiterer Sprache

The myxobacterium sorangium cellulosum produces a series of antifungal polyketides, as for example the family of the jerangolids. The core-structure of the jerangolids features a number of interesting structural motifs. These were the basis to further investigate the biosynthesis of the jerangolids in detail. Especially the enzymes which are responsible for late-stage modifications were closely looked upon. It is presumed that the jerangolids are differentiated from the biosynthetic precursor projerangolid. The modifications yielding the different jerangolids are presumed to be carried out by the O-methyltransferase JerF as well as the two Rieske-oxygenases JerP and JerL.
A total synthesis was developed which gave access to jerangolid E as well as projerangolid to investigate the jerangolid biosynthesis. The route of the synthesis was designed in a way to enable the synthesis of different jerangolid and projerangolid derivatives. Keysteps of the total synthesis of jerangolid E feature an oxa-Michael-addition, a Julia-Kocienski-olefination and an olefin crossmetathesis.
Furthermore, the expression of the Rieske-oxygenases JerP und JerL was investigated. The active form of JerP could be obtained by reconstitution and renaturation. In enzyme assays together with the monooxygenase JerO first insights into the catalytic activity of JerP could be obtained.
The successful biotransformation of projerangolid with the O-methyltransferase JerF hints strongly that projerangolid is indeed the biosynthetic precursor of the jerangolids. In addition to these findings a broad solvent tolerance of JerF could be observed and an enzymatic cascade for cofactor delivery could be utilized. Further, the first chemoenzymatic synthesis of jerangolid E could be achieved by using JerF for the biotransformation.