Bioorganische Chemie

Enzyme und Proteine spielen die zentrale Rolle im Stoffwechsel aller lebender Organismen. Als Biokatalysatoren setzen Enzyme in erster Linie die Aktivierungsenergie herab und ermöglichen damit erst den Ablauf verschiedenster chemischer Reaktionen unter milden Bedingungen im Organismus. Da Fehler hierbei zu fatalen Folgen führen können, agieren die meisten Enzyme äußerst selektiv und spezifisch.

Im Feld der bioorganischen Chemie setzen wir diese natürlichen Biokatalysatoren auf verschiedene Weise und in Kombination mit anderen Methoden für die Retrobiokatalyse, den Polymerabbau oder auch die Material- und Anwendungsentwicklung ein. Somit spielen Enzyme auch in der bioorganischen Chemie eine zentrale Rolle.

 

Chemo-enzymatische Syntheserouten

Eine optimale Synthese ist effizient, ökologisch und liefert ein hochreines Produkt. Jedoch sind oftmals genau diese Eigenschaften weder mit chemischer noch mit enzymatischer Katalyse umzusetzen. In der Retrobiokatalyse kombinieren wir beide Katalysearten, um ihre Potenziale vollständig auszuschöpfen. So können wir anspruchsvolle Syntheserouten effizient umsetzen.

 

Funktionsproteine: Proteine in der Material- und Anwendungsentwicklung

Als Funktionsproteine definieren wir Proteine ohne enzymatische Konversionsaktivität. Sie zeichnen sich durch eine spezifische Bindung bestimmter Substanzen oder durch besondere physikalische Eigenschaften aus. Diese naturgegebenen Eigenschaften nutzen wir beispielsweise zur Funktionalisierung von Oberflächen oder auch zur Auftrennung von Substanzgemischen.

Leistungen

Chemo-enzymatische Syntheserouten

  • Nutzung von Biomasse
    • KeraBond
    • MapLub
    • CBP
  • Entwicklung kombinierter Syntheserouten
  • Enzymauswahl und -screening
  • Optimierung von Enzymen und Enzymreaktionen
  • Ersatz klassischer Synthesen (Feinchemikalien)
  • Enantiomerenreine Produktsynthese (Wirkstoffe)

 

Funktionsproteine: Proteine in der Material- und Anwendungsentwicklung

Publikationen

Subrizi, F., Wang, Y., Thair, B., Méndez-Sánchez, D., Roddan, R., Cárdenas-Fernández, M., Siegrist, J., Richter, M., Andexer, J. N., Ward, J. M., Hailes, H. C. Multienzyme One-Pot Cascades Incorporating Methyltransferases for the Strategic Diversification of Tetrahydroisoquinoline Alkaloids. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 18673, https://doi.org/10.1002/anie.202104476.

Richter, M., Vieira, L., Sieber, V. Sustainable Chemistry – An Interdisciplinary Matrix Approach. ChemSusChem, 2021, 14, 251, https://doi.org/10.1002/cssc.202001327.

Hofer, M., Diener, J., Begander, B., Kourist, R., Sieber, V. Engineering of a borneol dehydrogenase from P. putida for the enzymatic resolution of camphor. Appl Microbiol Biotechnol. 2021,1053159–3167, https://doi.org/10.1007/s00253-021-11239-5.

Roth, S., Funk, I., Hofer, M., Sieber, V. Chemoenzymatic Synthesis of a Novel Borneol‐Based Polyester. ChemSusChem, 2017, 10(18), 3574-3580, https://doi.org/10.1002/cssc.201701146.

Hofer, M., Strittmatter, H., Sieber, V. Biocatalytic Synthesis of a Diketobornane as a Building Block for Bifunctional Camphor Derivatives. ChemCatChem, 2013, 5(11): p. 3351-3357, https://doi.org/10.1002/cctc.201300344.

Reiter, J., Strittmatter, H., Wiemann, L.O., Schieder, D., Sieber, V. Enzymatic cleavage of lignin β-O-4 aryl ether bonds via net internal hydrogen transfer. Green Chemistry, 2013, 15(5): p. 1373-1381, https://doi.org/10.1039/C3GC40295A.

Referenzprojekte

 

BioDiMet –

Selektive nachhaltige Methylierung zur diversitätsorientierten Synthese bioaktiver Stoffe

Ziel des BioDiMet‑Projekts ist die Entwicklung einer robusten und einfachen biokatalytischen Methyltransferase‑Toolbox, die für die selektive Synthese neuartiger bioaktiver Stoffe oder ihrer Vorstufen im industriellen Umfeld eingesetzt werden kann.  

 

Hydrophobe Proteine zur Oberflächenfunktionalisierung

Wissenschaftler entwickeln ein natürliches Ausrüstungsmittel auf Basis von Proteinen entwickeln. Das Ausrüstungsmittel soll Textilien wasser- und schmutzabweisende Eigenschaften verleihen und dabei völlig auf für Mensch und Umwelt bedenkliche Chemikalien (Fluorcarbone) verzichten.

 

 

Lignoplast –

Funktionalisierte Ligninspaltprodukte als Synthesebausteine

Verfahren für die Chemieindustrie, um Kunststoffe aus Holz herzustellen. Als Basis dienen in verholzter Biomasse enthaltene Lignine. Mithilfe basenkatalytischer Spaltung werden diese organischen Verbindungen in Phenolderivate zerlegt, die wiederum zu hochwertigen Polyurethan-Schäumen oder zu Polyolen für Polyurethan-Beschichtungen von Langzeitdüngern weiterverarbeitet werden.

 

Bi-Amin –

Amine nachhaltig produziert

Amine werden in einer großen Vielfalt als Bausteine für Agro- und Pharmachemikalien sowie für Tenside, Beschichtungen und Schmierstoffe hergestellt. Das IGB sucht nach biotechnologischen Reaktionsrouten und Katalysatoren, die die Produktionsverfahren nachhaltiger gestalten können.  Ziel des Projektteams ist, enzymatische Reaktionsrouten für die Biosynthese von Aminen zu entwickeln.

Weitere Projekte

 

MapLup

KeraBond