Prof. Dr. Pier Luigi Gentili
Department of Chemistry, Biology, and Biotechnology, University of Perugia, Italy

Do., 19.10.23
17:15 Uhr in H3

Jun.-Prof. Dr. Stephan Hammer veröffentlicht Artikel zur Synthese von Ketonen durch enzymatische Oxidation von Alkenen in Nature Catalysis

In der synthetischen Chemie ist die Entwicklung von katalytischen Prozessen eine große Herausforderung um gesuchte Moleküle nachhaltiger darzustellen. Ein Ansatz bietet die Biokatalyse. Hier werden Enzyme aus der Natur verwendet, um Stoffumwandlungen zu beschleunigen und zu kontrollieren. Enzyme werden heutzutage großtechnisch eingesetzt, um eine Vielzahl von Produkten herzustellen. Limitiert ist der biokatalytische Ansatz jedoch zum großen Teil auf Enzymklassen, die wir in der Natur finden. Der Arbeitsgruppe um Stephan Hammer (Fakultät für Chemie) ist es nun gelungen, ein neue Enzymfunktion zu entwickeln, welche leicht zugängliche Alkene durch aerobe Oxidation in wichtige Ketone umwandelt.

Ketone sind entscheidende Zwischenprodukte in der Synthese und häufig Bestandteil in vielen wichtigen Produkten. Die direkte regioselektive Darstellung von Ketonen aus internen Alkenen könnte Synthesewege abkürzen und eine seit langem, bestehende Herausforderung in der Synthese lösen. Hierbei handelt es sich um eine gesuchte chemische Transformation, welche bisher auf dem Papier denkbar, aber in der Praxis nur bedingt zugänglich war. Die Enzymentwicklung wurde ermöglicht, indem der Prozess der natürlichen Evolution durch iterative Mutagenese und Selektion auf den Labormaßstab übertragen wurde. Das entwickelte neue Enzym katalysiert die direkte Oxidation interner Arylalkene zu Ketonen mit mehreren tausend katalytischen Zyklen und profitiert von 15 Mutationen, die meisten davon befinden sich distal zum aktiven Zentrum. In Kollaboration mit Dr. Marc Garcia-Borràs (Universität Girona) wurden mechanistische Studien durchgeführt. So konnte zum Beispiel in Computeranalysen gezeigt werden, wie die 15 eingeführten Mutationen zusammenarbeiten, um ein hochreaktives Carbokation-Intermediat zu generieren und dessen Konformationen zu kontrollieren. Das entwickelte Enzym nutzt eine Metall-Oxo-Verbindung als katalytisch-aktive Spezies für die Ketonsynthese und ermöglicht verschiedene anspruchsvolle Funktionalisierungsreaktionen von Arylalkenen. Dazu gehören die katalytische, enantioselektive Oxidation interner Arylalkene zu Ketonen sowie die formale asymmetrische Hydrofunktionalisierungen interner Alkene in Kombination mit anderen Biokatalysatoren. Langfristig können solche neuen Enzymfunktionen nicht nur dabei helfen, Synthesen zu wichtigen Molekülen (wie z.B. Arzneimitteln) abzukürzen und nachhaltiger zu gestalten, sondern erlauben auch Mikroorganismen mit neuen Funktionen auszustatten.

Diese Gemeinschaftsarbeit wurde von den Doktoranden Sebastian Gergel (Universität Bielefeld) und Jordi Soler (Universität Girona) als Co-Erstautoren sowie von Alina Klein, Kai Schülke (beide Universität Bielefeld) und Bernhard Hauer (Universität Stuttgart) unter der Leitung von Marc Garcia Borràs (Universität Girona) und Stephan Hammer (Universität Bielefeld) durchgeführt. Die Arbeit wurde kürzlich in Nature Catalysis veröffentlicht:

Gergel, S., Soler, J., Klein, A. et al. Engineered cytochrome P450 for direct arylalkene-to-ketone oxidation via highly reactive carbocation intermediates. Nature Catalysis, 2023, https://doi.org/10.1038/s41929-023-00979-4

Prof. Dr. Norbert Sewald erhält Jörg Schwarzbich Inventor Award

Der Jörg Schwarzbich Inventor Award wird für herausragende Innovationen von der Universitätsgesellschaft Bielefeld (UGBi) in enger Zusammenarbeit mit der Universität Bielefeld verliehen und geht in diesem Jahr an den Chemiker Prof. Dr. Norbert Sewald für seine wegweisende Grundlagenforschung im Bereich der Krebstherapie. Prof. Sewald und sein Team entwickelten einen neuen hoch potenten zielgerichteten Wirkstoff, der auf Tumorgewebe ausgerichtet ist und somit gesunde Zellen deutlich weniger schädigt als herkömmliche Chemotherapeutika. Krebsmedikamente auf Basis dieser Grundlagenforschung sind somit nicht nur verträglicher sondern auch wirksamer.

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Prof. Dr. Harald Gröger veröffentlicht Artikel in Chemical Reviews

Prof. Gröger und seine Kollegen bringen mit ihrem Übersichtsartikel zum Thema Kombination von Bio- und Chemokatalyse die Forschungsergebnisse mehrerer im Fachgebiet tätigen Arbeitsgruppen zusammen und geben so einen Überblick über unterschiedliche experimentelle Herangehensweisen an das Forschungsthema.

Originalveröffentlichung:
Harald Gröger, Fabrice Gallou, Bruce H. Lipshutz: Where Chemocatalysis Meets Biocatalysis: In Water. Chemical Reviews 2023, 123, 5262–5296, https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.2c00416, in Print erschienen am 10. Mai 2023, online am 6. Dezember 2022.

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Dr. Stefan Hopp erhält Karl Peter Grotemeyer-Preis 2023

Unser Mitarbeiter Dr. Stefan Hopp, der vor allem für Lehrveranstaltungen für neue (Bio-)Chemie-Studierender an der Fakultät für Chemie verantwortlich ist, wird in diesem Jahr für sein besonderes Engagement im Bereich der Lehre mit dem Karl Peter Grotemeyer-Preis der Universitätsgesellschaft ausgezeichnet. Er engagiert sich in Vorkursen, Tutorien und Vertiefungsübungen, die mathematisches Wissen vermitteln. Außerdem hält er Übungen und Seminare in drei Basismodulen der ersten beiden Bachelorsemester ab.

Die Studierenden, welchen ihn für den Preis nominiert haben, schätzen seine übersichtlichen Visualisierungen und vielen hilfreichen Beispiele ebenso wie seine hilfsbereite Art.

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