Identifizierung und Charakterisierung neuer StyrolmonooxygenasenDie Nachfrage der Pharmaindustrie, Agrochemie und lebensmittelverarbeitenden Industrie nach chiralen Synthonen höchster optischer Reinheit wächst rapide. Chirale Oxirane, darunter (S)-Styroloxid als bedeutendem Vertreter, repräsentieren eine wichtige Gruppe solcher Bausteine, speziell bei der Herstellung biologisch aktiver Substanzen und Pharmaka.Chemische Ansätze zur asymmetrischen Epoxidierung von Styrol (z.B. Katsuki-Sharpless-Methode, Metall-Salen-Komplexe) zeigen meist keine ausreichende Enantioselektivität und/oder sind aufgrund der unzureichenden Lebensdauer des Katalysators ineffektiv. Die verwendeten Oxidationsmittel sind darüber hinaus aus ökologischer Sicht problematisch und bedürfen einer besonderen Handhabung und Entsorgung.Ein Blick auf biologische Systeme der Styroloxidation verdeutlicht deren hohe Ökonomie und Umweltkompatibilität. Styrol wird durch Styrol-Monooxygenasen unter Verwendung gewöhnlichen molekularen Sauerstoffs unter physiologischen Bedingungen höchst enantiospezifisch zu (S)-Styroloxid umgewandelt. Einer Nutzung dieses Prozesses im Rahmen der Weißen Biotechnologie steht momentan aber leider noch die hohe Sensitivität der beteiligten Enzyme entgegen. Diese Sensitivität beruht, wie für viele andere Monooxygenasen auch, unter anderem auf der Mehrkomponentenstruktur zahlreicher Vertreter.Im Rahmen des Projektes soll Hinweisen einer neuartigen Einkomponenten-Monooxygenase aus Rhodococcus opacus 1CP nachgegangen und ihre Fähigkeit zur enantioselektiven Epoxidierung von Styrol untersucht werden. Insbesondere in ihrer Fähigkeit zum Langzeitumsatz soll sich dieses Enzyms positiv von herkömmlichen Zweikomponenten-Styrol-Monooxygenasen unterscheiden. Die umfangreiche Charakterisierung des Enzyms hinsichtlich seines Substratspektrums sowie seiner spezifischen Umsatzraten sollen wichtige Entscheidungshilfen für eine biotechnologische Nutzung liefern. Neben Ganzzellumsätzen sind insbesondere Umsätze in zellfreien Systemen beabsichtigt. Mit Hilfe des immobilisierten Enzyms und in Kombination mit einem System zur Cofaktor-Regeneration wäre hierdurch eine kontinuierliche Prozeßführung der Styroloxidation denkbar.Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts liegt in der sequenzgestützten Identifikation weiterer Einkomponenten-Styrol-Monooxygenasen aus komplexen Metagenombibliotheken. Diese sollen vollständig kloniert und hinsichtlich ihrer Aktivität zur Styroloxidation untersucht werden. Ein neuartiger Kultivierungsansatz soll dabei den ansonsten extrem arbeitsaufwendigen Umgang mit Klonbibliotheken signifikant erleichtern.Die erhaltenen Ergebnisse sollen mit herkömmlichen Methoden zur Synthese von (S)-Styroloxid verglichen und im Rahmen einer Umweltbilanz evaluiert werden.Bisher erzielte Ergebnisse wurden publiziert:Tischler, D., D. Eulberg, S. Lakner, S.R. Kaschabek, W.J.H. van Berkel and M. Schlömann. 2009. Identification of a Novel Self-Sufficient Styrene Monooxygenase from Rhodococcus opacus 1CP“, J. Bacteriol.Tischler, D., D. Eulberg, S. Lakner, W.J.H. van Berkel, S.R. Kaschabek und M. Schlömann. 2009. StyA2B from Rhodococcus opacus 1CP, the first active representative of Self-Sufficient Styrene Monooxygenases. Poster PX41. VAAM-Jahrestagung, Bochum. 08.-11.03.2009.