Enzymatische Synthese von chiralen, mehrfach substituierten Heterozyklen durch Verwendung einer neuartigen Gruppe von Zyklasen

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Wagner, Lisa Maria Carolin:
Enzymatische Synthese von chiralen, mehrfach substituierten Heterozyklen durch Verwendung einer neuartigen Gruppe von Zyklasen.
Bayreuth , 2022 . - XIII, 366 p.
( Doctoral thesis, 2022 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)
DOI: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00006593

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Im Rahmen dieser Promotionsarbeit wurde die Grundlage für die Etablierung einer neuartigen Gruppe von Zyklasen in der chemoenzymatischen Synthese geschaffen mit dem Fernziel eine „biokatalytischen Werkzeugkiste“ zu entwickeln, mit der sich gezielt Heterozyklen mit bestimmten Eigenschaften herstellen lassen. Hierfür wurde eine kürzlich charakterisierte Gruppe von IMOMA-Zyklasen, die in unterschiedlichen Naturstoffbiosynthesen Sauerstoffheterozyklen über eine intramolekulare oxa-MICHAEL-Addition bilden, eingehender untersucht und ihr Potential für eine synthetische Nutzung evaluiert.
Die durchgeführten Arbeiten erweiterten die Auswahl an charakterisierten IMOMA-Zyklasen und schaffen am Beispiel der detaillierten Studie zu AmbDH3 eine Blaupause für entsprechende Untersuchungen verwandter Zyklasen in der Zukunft. Hiermit rückt eine Verwendung dieses neuen Enzymtyps in der chemoenzymatischen Synthese näher. Die bisher gewonnenen Erkenntnisse legen nahe, dass die Verwendung dieser Zyklasen gegenüber der verfügbaren chemischen Synthesemethodologie für die IMOMA bedeutende Vorteile, wie eine hochkonservierte Stereoselektivität und die Möglichkeit zur kinetischen Racematspaltung, bietet.

Abstract in another language

In the context of this doctoral thesis, the basis for establishing a novel group of cyclases in chemoenzymatic synthesis was created with the long-term goal of developing a "biocatalytic toolbox" with which heterocycles with specific properties can be produced in a targeted manner. For this purpose, a recently characterised group of IMOMA cyclases, which form oxygen heterocycles via intramolecular oxa-MICHAEL addition in different natural product biosyntheses, was investigated in more detail and their potential for synthetic use evaluated.
The performed work expanded the selection of characterized IMOMA-cyclases and, using the the detailed study of AmbDH3 as an example, creates a blueprint for future studies of related cyclases. This brings the use of this new type of enzyme in chemoenzymatic synthesis closer. The knowledge gained so far suggests that the use of these cyclases offers significant advantages over the available chemical synthesis methodology for IMOMA, such as a highly conserved stereoselectivity and the possibility of kinetic resolution.