Hydroxynitrillyasen (HNLs) katalysieren die asymmetrische Addition

Hydroxynitrillyasen (HNLs) katalysieren die asymmetrische Addition von HCN an Carbonylverbindungen, wobei
Cyanhydrine entstehen. Diese C-C-Knüpfungsreaktion hat breite Anwendung im akademischen wie auch im
industriellen Bereich gefunden. Cyanhydrine sind Synthese-Bausteine, die in vielfältigster Weise weiter umgesetzt
werden können. Der Einsatz von HNLs in enzymatischen Kaskadenreaktionen verspricht daher einen effizienten
Zugang zu verschiedensten chiralen Alkoholderivaten. Bisher ist diese Strategie jedoch unter anderem dadurch
eingeschränkt, dass nur wenige Enzyme bekannt sind, welche Nitrile umsetzen können. Vor kurzem wurde in
Bakterien eine neue Enzymklasse identifiziert, welche die NADPH-abhängige Reduktion von Nitrilen katalysiert.
Das QueF genannte Enzym wandelt als Teil der Biosynthese von Queuosin (ein nur in Bakterien vorkommendes
Nucleosid) 7-Cyano-7-deazaguanin (preQ0) in 7-Aminomethyl-7-deazaguanin (PreQ1) um. Im Rahmen des
geplanten Projekts sollen QueF-Varianten, die durch zielgerichtete Mutagenese erhalten werden können, für die
Reduktion von Cyanhydrinen eingesetzt werden. Die Nitril-Reduktase wird in Hinblick auf Substratspektrum,
Enantioselektivität und optimale Reaktionsbedingungen eingehend untersucht werden. Darüber hinaus wird die
Koexpression mit einem geeigneten Cofaktor-regenerierenden Enzym angestrebt. Die so erhaltene Nitrilreduzierende "Designer-Zelle" wird dann mit der HNL-katalysierten Bildung von Cyanhydrinen in einer
Kaskadenreaktion gekoppelt, um eine effiziente biokatalytische Synthese von beta-Aminoalkoholen aus
Carbonylverbindungen zu erreichen.