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Nitrilreduktase Hochtemperaturenzym für organische Synthesen hergestellt

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

ForscherInnen vom Austrian Centre of Industrial Biotechnology (ACIB) ist es gelungen, ein neues Hochtemperaturenzym für die organische Synthese herzustellen; eine Nitrilreduktase. Das neue Enzym hat das Potenzial zu einem wichtigen Hilfsmittel bei der Entwicklung alternativer Wirkstoffe im Kampf gegen Antibiotika-resistente Keime zu werden.

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Organische Chemie sichtbar gemacht – ACIB-ForscherInnen ist es gelungen, ein neues Hochtemperaturenzym für die organische Synthese herzustellen.
Organische Chemie sichtbar gemacht – ACIB-ForscherInnen ist es gelungen, ein neues Hochtemperaturenzym für die organische Synthese herzustellen.
(Bild: ACIB)

Graz/Österreich – Nachdem immer mehr Antibiotika an Wirksamkeit verlieren und Bakterien ungeahnte Widerstandskräfte entwickeln, sucht die Pharmaindustrie nach Alternativen. Vielversprechend scheinen „Pyrrolpyrimidine“ zu sein, welche die Erbgutsynthese bei Mikroorganismen unterbinden können. Genau genommen hindern sie bestimmte Enzyme daran, neues bakterielles Erbgut herzustellen. Damit hätte man eine Möglichkeit in der Hand, gegen klassische Antibiotika resistente Keime zu bekämpfen. Ein neues, am Austrian Centre of Industrial Biotechnology (ACIB) hergestelltes Hochtemperaturenzym ist in der Lage, Pyrrolpyrimidine an diese neuen Anforderungen anzupassen.

Im Rahmen des Forschungsprojekts rund um neue Nitrilreduktasen ist es Forscherin Birgit Wilding gelungen, erstmals mit Hilfe eines Hochtemperaturenzyms ein Nitril zu einem Amin zu reduzieren. Der Reaktionsschritt wird in der organischen Synthese häufig verwendet und ist auf klassische Weise nur unter hohem Aufwand durchführbar. Das verwendete Enzym zeichnet sich zudem durch mehrere weitere Vorteile aus.

Neue Nitrilreduktase bietet entscheidende Vorteile für die organische Synthese

„Wir haben ein Enzym aus Geobacillus kaustophilus verwendet“, erklärt die Wilding. G. kaustophilus ist als thermophiler Mikroorganismus besonders unempfindlich gegenüber Hitze. Das mache auch das Enzym besonders widerstandsfähig. Also habe man die Geninformation für das Enzym in Escherichia coli – die Standard-Produktionsbakterien in der Biotechnologie – eingebaut und von diesen das Enzym herstellen lassen. Mit Hilfe von Hitze und Ultraschall lässt sich das Enzym nach der Produktion in hoher Reinheit abtrennen; ohne komplizierte Reinigungsprozesse.

Ein weiterer Vorteil ist das Einsatzspektrum der Nitrilreduktase. Die kann nämlich besonders gut solche Nitrile umwandeln, die wiederum Ausgangsprodukte für Substanzen mit Wirkung gegen Bakterien und sogar Tumore sind. Das Enzym kann somit ein Schlüssel sein zu neuen Medikamenten oder zu Ersatzsubstanzen für nicht mehr wirksame Antibiotika. Vor allem von Pyrrolpyrimidinen erwartet sich die Forschung viel – mit dieser Substanzklasse kann das neue Enzym gut umgehen.

Zudem zeichnet sich das Enzym aus G. kaustophilus durch eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit aus als für Nitrilreduktasen bisher üblich. Nun geht es daran, diese versprechenden Ansätze zu verbessern. „Wir haben bereits 22 wichtige Substrate getestet, von denen sich aber noch nicht alle umsetzen lassen. Wir wollen nun das Enzym so verbessern, dass es den Anforderungen der Pharma- und chemischen Industrie gerecht wird“, erklärt Birgit Wilding.

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