Enzymatische Transformation verschiedener Flavonoide durch das extrazelluläre Pilzenzym Agrocybe-aegerita-Peroxygenase

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Katerina Barkova

Die gesteigerte Lebenserwartung derzeitiger Generationen hat zur Folge, dass degenerative Prozesse und Zellschädigungen infolge einer verstärkten Radikalschädigung überhaupt erst als solche erkannt werden können. Ein Ziel der Kosmetik- und Pharmaindustrie ist es deshalb, Produkte zu entwickeln, die diesem Schädigungs- und Alterungsprozess entgegenwirken können (sog. Anti-Aging-Präparate). Darum wird in der Kosmetik und Pharmazie nach guten Radikalfängern (Antioxidantien) gesucht. Flavonoide, Derivate des 2-Phenylchromans, besitzen einerseits sehr gute antioxidative Eigenschaften, andererseits stellen diese Multifunktionelle Wirkstoffe dar, so dass sie meistens noch andere positive Wirkungen besitzen. Die Gewinnung der Flavonoide als Reinsubstanzen erfolgt entweder durch Extraktionen (verbunden mit anschließender aufwendiger Reinigung und großen Verlusten) oder auf chemische Weise in mehrstufigen Syntheseschritten (manchmal sogar nicht möglich wegen der Anforderung der selektiven Einführung der Sauerstofffunktionen). Beide Methoden stellen sehr teure und aufwendige Verfahren dar. Eine elegante Lösung bieten enzymatische Transformationen, die industriell relevante selektive Oxygenierungen katalysieren können. Da aber zur Zeit Sauerstofffunktionen einführende Biotransformationen auf der Aktivität isolierter intrazellulärer Oxidoreduktasen beruhen, die hohe Anforderungen an teuere Cosubstrate und Hilfsproteine stellen, werden sie momentan für die industrielle Herstellung spezifisch funktionalisierter Verbindungen nur selten eingesetzt. Der innovative Ansatz dieses Forschungsvorhabens besteht in der Anwendung des sekretierten Arsenals an extrazellulären Enzymen von Basidiomyceten und Ascomyceten, die keine teueren Cosubstrate und Hilfsproteine benötigen. Diese Reaktionen erfordern ebenso keine aggressiven und umweltbelastenden Chemikalien. Die Untersuchungen basieren bevorzugt auf einem neuen Enzymtyp pilzlicher aromatischer Peroxygenase vom Basidiomycet Agrocybe aegerita (AaeAPO). Dieses Enzym verfügt insgesamt über ein sehr breites Substratspektrum und ist dabei, in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen dennoch regio- und enantioselektiv.Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen wird Forschungsbedarf mit folgenden Schwerpunkten abgeleitet.Innerhalb des Dissertationsvorhabens sollen hydroxylierte Derivate der Flavonoide mit Hilfe geeigneter pilzlicher extrazellulärer Enzyme umweltschonend sowie kostengünstig hergestellt werden.Im weiteren wird der Einfluss von Flavonoiden (in Form von Flavonoid angereicherten Pflanzenextrakten) auf das Pilzwachstum und die Enzymproduktion betrachtet. Mit Hilfe des Stipendiums sollen die Aufgaben der weißen Biotechnologie durch neue Wege zur enzymatischen Herstellung/Transformation kosmetisch und/oder pharmazeutisch wirksamer Flavonoide erfüllt werden. Da die Wirkstofffraktionen/-cocktails aus den Extrakten der einheimischen Pflanzen gewonnen werden, führt das Projekt zu einer Verbindung der weißen Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen.

Förderzeitraum:
01.06.2008 - 31.05.2011

Institut:
Internationales Hochschulinstitut Zittau
Lehrstuhl für Umweltbiotechnologie

Betreuer:

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Enzymatische Transformation relevanter Flavonoide
Enzymatische Transformation relevanter Flavonoide