Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Blaue LEDs ermöglichen neue chemische Reaktionen mit Enzymen

15.12.2016

Biochemiker der Princeton University aus den USA konnten zeigen, dass durch Bestrahlung mit blauen LEDs neuartige Reaktionen bei Enzymen ausgelöst werden können, die bisher in der Natur unbekannt waren (DOI: 10.1038/nature20569). Die Bedeutung dieser Entdeckung wurde von Prof. Dr. Uwe Bornscheuer (Universität Greifswald) in einem „News & Views“-Beitrag, der gleichzeitig mit dem wissenschaftlichen Artikel zu dieser Entdeckung in der Wissenschaftszeitschrift Nature erschien (DOI 10.1038/5403545a), als bahnbrechend gewürdigt und eingeordnet.

In allen lebenden Organismen wie Menschen, Pflanzen und Bakterien katalysieren hunderte verschiedene Enzyme zahlreiche Reaktionen mit sehr großer Genauigkeit und Effizienz unter milden Reaktionsbedingungen. Chemiker haben hingegen eine Vielzahl von Reaktionen entwickelt, für die es in der Natur kein Äquivalent gibt.


Prof. Dr. Uwe Bornscheuer - Foto: Oliver Böhm

Um das Repertoire Enzym-katalysierter Reaktionen zu erweitern, haben Biochemiker bereits verschiedene Strategien entwickelt. Dies beinhaltet beispielweise den Einbau chemischer Katalysatoren in natürliche Enzyme oder die computerunterstützte Entwicklung völlig neuer Biokatalysatoren.

Die Arbeitsgruppe von Prof. Todd Hyster von der Princeton University (New Jersey, USA) beschreibt nun einen völlig neuen Ansatz, in dem ein Konzept aus der Photochemie mit Enzymkatalyse verknüpft wird. Hierbei bindet ein bestimmtes Enzym (eine Ketoreduktase) zusammen mit seinem natürlichen Kofaktor eine bestimmte organische Verbindung, die dann bei Bestrahlung mit blauen LEDs reagiert.

Dabei entstehen zunächst Radikale, die dann zu einem chiralen Produkt führen. Dieses so genannte Enantiomer ist vor allem für pharmazeutische Wirkstoffe von Interesse, da bei solchen Verbindungen Bild- und Spiegelbild nicht deckungsgleich sind und sie häufig eine ganz bestimmte biologische Wirkung haben.

Diese Entdeckung ist aus mehreren Gründen bemerkenswert. „Überraschend ist zum einen, dass die vom Enzym gebundene organische Verbindung nicht dem üblichen Substrat dieses Enzyms entspricht und eigentlich gar nicht reagieren dürfte. Zum anderen konnte das Team um Professor Hyster mit einer Vielzahl von Experimenten eindeutig belegen, dass die Reaktion mit hoher Selektivität, für eine ganze Palette von Verbindungen und vor allem auch je nach Wahl des Enzyms entweder das 'Bild' oder das 'Spiegelbild' des Produktes ergibt.

Unbekannt war zudem bislang, dass es durch die Lichtanregung zur Ausbildung von Radikalen kommt, die dann im Enzym helfen, selektiv ein Wasserstoffmolekül zu übertragen“, erklärt Prof. Dr. Uwe Bornscheuer. Dieses neue Grundprinzip enzymatische Reaktionen durch Lichtanregung zu ergänzen ist sicherlich für eine ganze Reihe unterschiedlichster Biokatalysatoren anwendbar und sollte das Portfolio an Produkten, die nun über umweltfreundliche Verfahren zugänglich sind, substanziell erweitern.

Weitere Informationen
Link zum Artikel http://dx.doi.org/10.1038/5403545a
Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Uwe Bornscheuer http://biotech.uni-greifswald.de/index.html

Ansprechpartner an der Universität Greifswald
Prof. Dr. Uwe Bornscheuer
Biotechnologie und Enzymkatalyse
Institut für Biochemie
Felix-Hausdorff-Straße 4, 17489 Greifswald
Telefon 03834 86-4367
uwe.bornscheuer@uni-greifswald.de

Jan Meßerschmidt | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-greifswald.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der Suche nach Universal-Grippeimpfstoffen – Neuraminidase unterschätzt?
21.06.2018 | Paul-Ehrlich-Institut - Bundesinstitut für Impfstoffe und biomedizinische Arzneimittel

nachricht Organische Kristalle mit Twist und Selbstreparatur
21.06.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Im Focus: Revolution der Rohre

Forscher*innen des Instituts für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg lassen Rohrleitungen, Schläuchen oder Behältern in Zukunft regelrecht Ohren wachsen. Sie entwickelten ein innovatives akustisches Messverfahren, um Ablagerungen in Rohren frühzeitig zu erkennen.

Rückstände in Abflussleitungen führen meist zu unerfreulichen Folgen. Ein besonderes Gefährdungspotential birgt der Biofilm – eine Schleimschicht, in der...

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Der “Stein von Rosetta” für aktive Galaxienkerne entschlüsselt

21.06.2018 | Physik Astronomie

Schneller und sicherer Fliegen

21.06.2018 | Informationstechnologie

Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

21.06.2018 | Innovative Produkte

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics