Application of cytochrome P450 oxygenases in recombinant host cells for productive biocatalysis
Cytochrom P450 Enzyme, eine Unterklasse der Oxygenase-Enzymfamilie, sind aufgrund ihrer Fähigkeit Sauerstoff in eine Vielzahl von Kohlenwasserstoffen chemo-, enantio-, und regioselektiv einzuführen, von speziellem Interesse. Diese Fähigkeit ermöglicht die Durchführung einer sehr großen Bandbreite von synthetisch interessanten und umweltfreundlichen Reaktionen, die durch traditionell chemische Synthesen meist nicht zugänglich sind.P450-Monooxygenasen werden wegen ihrer wichtigen Rolle im Metabolismus von Medikamenten seit längerer Zeit intensiv erforscht. Dabei wurde ein umfangreiches Wissen über die Struktur und die Funktion von P450-Monooxygenasen erworben. Im Gegensatz zu diesem umfangreichen Wissen über diese Enzyme und der Bedeutung ihres synthetischen Potentials als Katalysatoren steckt ihre Anwendung in biotechnologischen Prozessen noch sehr in den Anfängen. Wichtige Forschungsgebiete sind hier die Biokatalysatorentwicklung, die stabile Genaktivität und die Energie- und Kohlenstoffausbeute zur Ausnutzung des synthetischen Potentials der P450 Enzyme für die Entwicklung von ökologisch und ökonomisch nachhaltigen industriellen Bioprozessen.Das Ziel dieser Arbeit ist deshalb die Entwicklung einer innovativen Plattform für biotechnologische Prozesse mit Cytochrom P450 Enzymen in rekombinanten, mikrobiellen Zellen für die Produktion in der Fein- oder Spezialitätenchemie. Der Fokus wird hier auf die Intensivierung der Biotransformation gelegt. Das heißt, das Projekt konzentriert sich auf die Identifikation und Behebung von Produktionslimitationen, sowohl auf der Stufe des Biokataysators als auch des Bioprozesses.