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Forschung AK Andexer

Strukturelle und mechanistische Charakterisierung von Chorismatasen 

Chorismatasen katalysieren die Spaltung von Chorismat. Je nachdem welches Produkt neben Pyruvat entsteht, können die Enzyme entweder dem FkbO-Typ (3,4-Hydroxy-1,5-dien-cyclohexansäure) oder dem Hyg5-Typ (3-Hydroxybenzoesäure) zugeordnet werden. Im Zusammenhang mit der Biosynthese von Xanthomonadin wurde eine weitere Chorismatase-Art beschrieben, als Reaktionsprodukt entsteht hier sowohl 3- als auch 4-Hydroxybenzoat.

 

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Abb. 1: Chorismatase-katalysierte Reaktionen.
 

In laufenden Arbeiten werden momentan Untersuchungen zur Struktur und zum Mechanismus der Chorismatasen durchgeführt. Beide aktuell in der Arbeitsgruppe untersuchten Enzyme (FkbO und Hyg5) wurden aus Streptomyceten isoliert. FkbO stellt in der Biosynthese der Immunsuppressiva FK520 und FK506 den Startbaustein für die Polyketidsynthase her. Weitere putative Corismatasen sind vermutlich an der Biosynthese von anderen pharmakologisch aktiven Naturstoffen und anderen Naturprodukten beteiligt (z. B. Rapamycin, Brasilicardin, Xanthomonadin).

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Abb. 2: Naturstoffe, bei deren Biosynthese Chorismatasen eine Rolle spielen (könnten).
 
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Abb. 3: 3D-Struktur der Chorismatase FkbO aus Streptomyces hygroscopicus subsp. ascomyceticus (pdb-id 4bps).

 

SAM-abhängige Methyltransferasen in der chemischen Synthese

Biokatalytische Methylierung ist eine interessante Alternative zu klassischen chemischen Methylierungsprozessen, da die beteiligten Enzyme (Methyltransferasen) viele unterschiedliche Substrate mit zum Teil hoher Regio- und Stereospezifität methylieren können. Die Anwendung dieser Enzyme hat jedoch auch Nachteile: zum einen ist der von den meisten Methyltransferasen genutzte Cofaktor S-Adenosylmethionin (SAM) sehr instabil und teuer, und zum anderen ist das aus der Reaktion hervorgehende Nebenprodukt S-Adenosylhomocystein (SAH) ein potenter Inhibitor für die meisten Methyltransferasen.
Ziel des Projekts ist die Einbettung von Methyltransferasen in eine Enzymkaskade, in der SAM in situ hergestellt und SAH direkt aus der Reaktion entfernt wird. In laufenden Arbeiten werden verschiedene als Modellenzyme geeignete SAM Synthasen und Methyltransferasen charakterisiert und in Enzymkaskaden getestet.
 

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Abb. 1: Enzymkaskade zur biokatalytischen Methylierung.

 

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Abb. 2: 3D-Struktur der SAM Synthase aus Thermococcus kodakarensis.