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Ein synthetisches, lukratives Enzym
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Synthetische Biologie

Ein synthetisches, lukratives Enzym

31.08.2016 - Schweizer Forscher haben ein Enzym geschaffen, dass neuartige chemische Synthesen in lebenden Zellen ermöglicht.

Ein künstliches Metalloenzym, das innerhalb lebender Zellen neuartige und wertvolle chemische Reaktionen ermöglicht, haben Forscher der Universität Basel, der ETH Zürich und des NCCR Molecular Systems Engineering entwickelt. Mit derartigen synthetischen Enzymen könnten erstmals nicht-natürliche Stoffwechselwege in lebenden Zellen erschaffen werden, schreiben die Forscher in ihrer Veröffentlichung im Fachblatt Nature (doi: 10.1038/nature19114). 

Das künstliche Metalloenzym „biot-Ru-SAV“ wurde mit der sogenannten Biotin-Streptavidin-Technologie hergestellt, mit der sich fremde Komponenten in Proteine einschleusen und somit künstliche Enzym erzeugen lassen. Derartige Enzyme werden oft in industriellen Prozessen verwendet, normalerweise sind sie jedoch in wässrigen Lösungen oder in einem zeltähnlichen Milieu katalytisch wenig aktiv.

„Unser Ziel war es, ein künstliches Metalloenzym zu entwickeln, das eine Alkenmetathese katalysieren kann, eine Reaktion, die sich nicht im Repertoire natürlicher Enzyme findet“, sagt Thomas Ward vom Fachbereich Chemie der Universität Basel. Die Alkenmetathese ändert Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen und wird sowohl in der Forschung als auch in der industriellen Großproduktion verschiedener chemischer Produkte häufig angewendet. Das synthetische Enzym Biot-Ru-SAV katalysiert eine Reaktion, bei der eine ringförmige Verbindung gebildet wird.

Das Milieu innerhalb einer lebenden Zelle ist jedoch nicht ideal für das Enzym. „Der Durchbruch kam mit der Idee, das Periplasma von Escherichia coli als Reaktionsraum zu verwenden“, sagt Markus Jeschek, der die Arbeiten im Labor von Sven Panke am Fachbereich für Biosysteme der ETH Zürich in Basel durchführte. „Dieses Milieu ist für einen Alkenmetathesekatalysator viel besser geeignet.“ Das Periplasma ist ein Zellkompartiment zwischen der inneren Zytoplasmamembran und der äußeren Membran gramnegativer Bakterien, wo es nur wenige Hemmstoffe für das Enzym gibt. 

„Das Spannende daran ist, dass künstliche Metalloenzyme wie biot-Ru-SAV dazu verwendet werden können, um neue Chemikalien mit hohem Mehrwert zu produzieren“, sagt Ward. «Das hat ein großes Potential zur Vereinigung chemischer und biologischer Werkzeuge, um letztendlich Zellen als molekulare Fabriken zu nutzen.“

© transkript.de/sk

http://www.transkript.de/nachrichten/wissenschaft/2016-03/ein-synthetisches-lukratives-enzym.html

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