Struktur und Wirkmechanismus von Hyoscyamin-6ß-Hydroxylase, einem Enzym zur Umwandlung von (-)-Atropin zu Scopolamin: Perspektiven zur aeroben Epoxidierung nicht-aktivierter Alkanketten

• Antragsteller: Dr. Conrad Fischer
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257311736

Das Gesamtziel des Projektes besteht in der Aufklärung der Struktur sowie des Wirkmechanismus der Hyoscyamin-6ß-hydroxylase (H6H) und schließt synthetische Modifikationen der Substrate ein um die Spezifität dieser Umsetzung zu erhöhen. Angestrebt werden dabei neue Enzyme, welche entweder alternative Scopolamin-Analoga aus zugänglichen Tropan Derivaten erzeugen und/oder eine Vielzahl cyclischer Alkane zu entsprechenden Epoxid-Derivaten oxidieren können. In Vorarbeiten wurde von der Gruppe um Vederas (Universität Alberta) bereits erfolgreich H6H aus Atropa belladonna (Schwarze Toll¬kirsche) geklont, welche für die Expression in E. Coli optimiert wurde. Das Enzym liegt gereinigt und vollständig charakterisiert vor.5 Die daraus resultierende Publikation dokumentiert, dass dieses spezielle Enzym (-)-Atropin (L-Hyoscyamin) schnell zu 6ß-Hydroxyhyoscyamin oxidiert, jedoch der nachfolgende Ringschluss zum Epoxid (Scopolamin) unter stereochemischer Umkehr des neuen Hydroxyl-Sauerstoffs nur langsam stattfindet. Drei weitere Enzyme dieser Klasse mit unterschiedlichen Homolog-Sequenzen von Scopolamin-produzierenden Pflanzen wie Anisodus acutangulus and Hyoscyamus niger wurden ebenfalls geklont und exprimiert. In diesem Zusammenhang wurde eine Kollaboration mit Prof. Christopher J. Schofield (Universität Oxford) aufgebaut um Hilfe bei der kristallographischen Charakterisierung dieser Enzyme zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor John Christopher Vederas, Ph.D.