Wir haben die P450-Monooxygenase CYP107D1 (OleP) aus Streptomyces antibioticus für die stereo-und regioselektive 7b-Hydroxylierung von Lithocholsäure (LCS) zur Herstellung von Ursodeoxycholsäure (UDCS) durch "Protein-Engineering" angepasst. OleP wurde zuvor für die Hydroxylierung von Testosteron an der 7b-Position beschrieben, hydroxyliert jedoch LCS ausschließlich an der 6b-Position, wodurch Murideoxycholsäure (MDCS) gebildet wird. Strukturund 3DM-Analysen, sowie molekulare Modellierungen wurden verwendet, um die Aminosäurereste F84, S240 und V291 als spezifitätsbestimmend zu identifizieren. Durch einen Alaninscan wurde S240A als UDCS-produzierende Variante identifiziert. Basierend auf den identifizierten Positionen wurde eine synthetische "small but smart" Bibliothek durch die Verwendung eines farbbasierten Assays auf UDCS Produktion getestet. Hier konnte eine beinahe perfekte regio-und stereoselektive Dreifachvariante (F84Q/S240A/V291G) identifiziert werden, die UDCS in einer 10-fach hçheren Menge produziert als die S240A Variante. Der hergestellte Biokatalysator erçffnet neue Mçglichkeiten zur umweltfreundlichen Synthese von UDCS aus dem Abfallprodukt LCS. Ursodeoxycholsäure (UDCS) ist eine wertvolle Gallensäure, die häufig zur Behandlung von Cholezystitis verschrieben wird, da sie Cholesteringallensteine mit weniger Nebenwirkungen als Chenodeoxycholsäure (CDCS) auflçsen kann. [1] UDCS hat auch entzündungshemmende Eigenschaften [2] und wird in der Therapie zystischer Fibrosen [3] und Lebererkrankungen wie der primären biliären Zirrhose angewendet. [4] UDCS kommt in der Natur nur in Bärengalle [5] vor und findet Verwendung in der traditionellen Medizin, kann aber lediglich durch Gallenkatheterisierung von Zuchtbären gewonnen werden. Alternativ kann UDCS halbsynthetisch aus Chol-säure (CS) [6] oder CDCS hergestellt werden. [7, 8] Die von CS startende Syntheseroute führt zu CDCS innerhalb von 5 Schritten, einschließlich einer Wolff-Kishner-Reduktion, und bildet UDCS durch eine Epimerisierung an C7 (Schema 1 a, Schema S1). [9] Die Ausbeute dieser Syntheseroute übersteigt 30 % nicht. Um diese Limitierungen zu umgehen, wurden kürzere biokatalytische Synthesewege erschlossen, die Enzyme für die Epimerisierung von CDCS zu UDCS verwenden (Schema 1 a). [7, 10] LCS ist als Abfallprodukt der Fleischproduktion [11] reichlich und kostengünstig vorhanden, da LCS in Nutztieren wie Schafen, [12] Rindern [12] und Schweinen [13] vorkommt. Zurzeit ist kein biotechnologischer Prozess [14] bekannt, der UDCS aus LCS herstellt. Somit ist LCS als Substrat von Interesse. Bisher konnte die Produktion von UDCS aus LCS für wenige mikrobielle Organismen gezeigt werden. [15] Der Pilz Fusarium equiseti kann LCS zu einer Reihe von Produkten umsetzen; so auch zu UDCS mit einer Ausbeute von 35 %. [16] Derzeit ist kein Enzym bekannt, das LCS selektiv an der 7b-Position hydroxyliert und UDCS bildet. Der Syntheseweg zu UDCS in Mikroorganismen ist, ausgehend von LCS, unaufgeklärt. Ein Enzym zur direkten 7b-Hydroxylierung wäre ein wertvolles Werkze...