Auf dem Weg zur Evolution künstlicher Metalloenzyme - Eine Proteiningenieur-Perspektive

09.01.2019
  Fotos von Ulrich Markel und Daniel Sauer Urheberrecht: BioVI

Ulrich Markel,# Daniel F. Sauer,# Johannes Schiffels, Jun Okuda und Ulrich Schwaneberg, Ang. Chem. Int. Ed., 2018 , DOI: 10.1002/ange.201811042

In der vorliegenden Veröffentlichung wird ein Überblick über die frühen Ansätze der gelenkten Evolution von Biohybridkatalysatoren gegeben.

 
  Schema zur gelenkten Evolution von Biohybridkatalysatoren Urheberrecht: Ang. Chem. Gelenkte Evolution künstlicher Metalloenzyme/Biohybridkatalysatoren. Im Gegensatz zur gelenkten Evolution natürlicher Enzyme erfordert die gelenkte Evolution künstlicher Metalloenzyme/Biohybridkatalysatoren zwei zusätzliche Schritte (orange).

Der Einbau von künstlichen Metallkofaktoren in Proteingerüste führt zu einer neuen Klasse von Katalysatoren, die als Biohybridkatalysatoren oder künstliche Metalloenzyme bezeichnet werden. Diese Biohybridkatalysatoren können sowohl am künstlichen Cofaktor, als auch an der zweiten Koordinationssphäre, das heißt dem Proteingerüst, modifiziert werden. Protein-Engineering bietet ein enormes Potenzial, um solche Biohybridkatalysatoren maßzuschneidern, erfordert jedoch ein robustes Screening-System und eine wohldurchdachte Metallkofaktor-Konjugationsstratie. In diesem Kurzaufsatz geben wir einen Überblick über die jüngsten Bemühungen auf diesem Gebiet. Wir beschreiben Hochdurchsatz-Screening-Methoden, die für die gelenkte Evolution von Biohybridkatalysatoren angewendet werden und wir veranschaulichen, wie nicht-chirale Katalysatoren Reaktionen enantioselektiv katalysieren, indem wir die ersten Erfolge auf diesem sich entwickelnden Gebiet aufzeigen. Darüber hinaus fassen wir das Potenzial und die bisherigen Limitationen zusammen, die überwunden werden müssen, um von Biohybridkatalysatoren zu echten künstlichen Metalloenzymen zu gelangen.

Finanzielle Förderung von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) durch die internationale Graduiertenschule „Selekitvität in Chemo- und Biokatalyse“ (SeleCa) und durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF, FKZ: 031B0297) wird dankend anerkannt. #: Diese Autoren haben gleichermaßen zu diesem Kurzaufsatz beigetragen.