Nichtenzymatische Analoga der Aminosäurebiosynthese – Erkenntnisse zum Ursprung des Lebens?

• Antragsteller: Dr. Robert Mayer
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 463262726

Aminosäuren sind die Hauptbestandteile von Enzymen - die wiederum von Organismen benötigt werden, um die Synthese von Aminosäuren zu katalysieren! Aber wie konnte dieser Kreislauf beginnen? Während Chemiker eine Vielzahl an Methoden zur Synthese von Aminosäuren entwickelt haben, erfolgt die biochemische Aminosäuresynthese ausgehend von Ketosäuren über einen eher ungewöhnlichen Umweg: Stickstoff, in Form von Ammoniak, wird zur Synthese von Glutamat aus α-Ketoglutarat verwendet. Alle anderen natürlichen Aminosäuren oder deren Vorläufer werden anschließend durch Transaminierungsreaktionen synthetisiert. Aber wie war die Synthese von Aminosäuren in einer Welt ohne Enzyme möglich, und besteht ein Zusammenhang mit der heutigen Biochemie? Ein populäres Konzept in der prebiotischen Chemie basiert auf der Idee, dass sich die heute bekannten enzymatischen Mechanismen aus Reaktionsnetzwerken entwickelten, welche aus einfachen organischen Molekülen und natürlich vorkommenden Metallen oder Mineralien als Katalysatoren bestehen. Ein Beispiel hierfür sind die erst kürzlich in den Arbeitsgruppen von Prof. Moran und Anderen gefundenen prebiotischen Analoga des Krebszyklus oder des Acetyl CoA-Zyklus. Allerdings ist ein präbiotisches Reaktionsnetzwerk, welches die biochemische Aminosäuresynthese nachahmt, bisher unbekannt. Ziel meines Projekts ist es, die präbiotischen Ursprünge der Aminosäurebiosynthese zu untersuchen. Aufbauend auf mechanistischen und kinetischen Untersuchungen beabsichtige ich eine systematische Untersuchung katalytischer Reaktionsnetzwerke, welche die Synthese von Aminosäuren ermöglichen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeber: Professor Joseph Moran, Ph.D.