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 In Form bleiben
16.08.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik

nachricht Intelligente Fluoreszenzfarbstoffe
16.08.2018 | 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: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

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

Schatzkammer Datenbank: Digitalisierte Schwingfestigkeitskennwerte sparen Entwicklungszeit

16.08.2018 | Informationstechnologie

Interaktive Software erleichtert Design komplexer Gussformen

16.08.2018 | Informationstechnologie

Fraunhofer HHI entwickelt Quantenkommunikation für jedermann im EU-Projekt UNIQORN

16.08.2018 | Informationstechnologie

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