Genetische Optimierung von Metalloenzymen: Weiterentwicklung von Enzymen für nichtnatürliche Reaktionen

Abstract

In der letzten Dekade fanden künstliche Metalloenzyme einige Aufmerksamkeit als eine mögliche Lösung für ungeklärte Probleme der organischen Synthesechemie. Während gängige Übergangsmetallkatalysatoren meist nur die erste Koordinationssphäre nutzen, um Reaktivität und Selektivität zu kontrollieren, können künstliche Metalloenzyme sowohl die erste als auch die zweite Koordinationssphäre modulieren. Dieser Unterschied manifestiert sich in den teilweise einzigartigen Reaktivitätsprofilen künstlicher Metalloenzyme. Dieser Aufsatz fasst die Versuche zusammen, die zweite Koordinationssphäre künstlicher Metalloenzyme durch genetische Modifizierungen der Proteinsequenz anzupassen. Es werden erfolgreiche Versuche und kreative Wege zur Überwindung aufgetretener Schwierigkeiten hervorgehoben.

Cascades in Compartments: En Route to Machine‐Assisted Biotechnology

“…[147] In conclusion, we expect that machine-assisted biocatalysis will have al arge impact on the future of chemical manufacturing in the context of sustainable production processes and energy supply for an information-based economy.F undamental research in chemistry plays ak ey role in this development. It will refine enzymes to have high stability and well-characterized catalytic properties,c reate novel enzymes for "new chemistries", [148,149] provide access to hybrid systems of enzymes and organo(metallic) catalysts, [21,150] and establish means for combinatorial and evolutionary approaches for the generation of integrated cascades comprised of cell-free and cell-based production systems, which may even include multispecies microbial consortia. [151] We believe that the very successful partnership between chemists and engineers will continue to produce essential and innovative solutions for future challenges.…”

Kaskaden in Kompartimenten: auf dem Weg zu maschinengestützter Biotechnologie

“…[147] Zusammenfassend erwarten wir, dass die maschinengestützte Biokatalyse einen großen Einfluss auf die Zukunft der chemischen Industrie im Rahmen nachhaltiger Produktions-Angewandte prozesse und Energieversorgung füre ine informationsbasierte Wirtschaft haben wird. Die chemische Grundlagenforschung spielt eine Schlüsselrolle in dieser Entwicklung:M an wird Enzyme mit hoher Selektivitätund gut charakterisierten katalytischen Eigenschaften entwickeln, neuartige Enzyme fürd ie "new chemistries" schaffen, [148,149] den Zugang zu Hybridsystemen aus Enzymen und (metall)organischen Katalysatoren ermçglichen [21,150] sowie Wege fürk ombinatorische und evolutionäre Strategien zur Erzeugung von integrierten Kaskaden ebnen, die aus zellfreien und zellbasierten Produktionssystemen bestehen, die sogar mikrobielle Konsortien beinhalten kçnnen. [151] Wirg lauben, dass die sehr erfolgreiche Partnerschaft von Chemikern und Ingenieuren weiterhin grundlegende und innovative Lçsungen fürz ukünftige Herausforderungen schaffen wird.…”