Beschreibung neuer Enzymvarianten zur selektiven Oxidation von Fettsäuren

Fettsäuren und deren Oxidationsderivate, sogenannte Oxylipine, sind aufgrund verschiedenster Eigenschaften relevant für die industrielle Anwendung. Fettaldehyde dienen aufgrund des vielfach als frisch, fruchtig und blumig beschriebenen Duftes als Aromastoffe in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie, während Prostaglandine aus der Gruppe der Eicosanoide als Arzneistoffe Verwendung in der Pharmaindustrie finden. Aufgrund geringer Ausbeuten bei der Extraktion aus natürlichen Quellen wird der Bedarf an Fettaldehyden und Prostaglandinen bislang vor allem durch chemische Synthesen gedeckt. Diese Arbeit beschreibt zum Einen die rekombinante Expression einer Prostaglandin Endoperoxid H-Synthase aus Gracilaria vermiculophylla in E. coli, eine biochemische Charakterisierung sowie den Einsatz als Biokatalysator zur erfolgreichen Produktion von Prostaglandinen in Ganzzell-Biotransformationen. Im Hinblick auf eine mögliche biotechnologische Synthese von Fettaldehyden wird zum Anderen die Identifizierung einer putativen alpha-Dioxygenase aus dem Bakterium Cyanothece sp. beschrieben. Nach heterologer Expression in E. coli wurden das Enzym hinsichtlich des Substratspektrums untersucht und Analogien zu entsprechenden pflanzlichen Enzymen aufgezeigt. Durch Identifizierung dieser nach bisherigem Kenntnisstand auf das Reich der Pflanzen beschränkten Enzymklasse in prokaryotischen Organismen erweitert sich das Repertoire anwendbarer Biokatalysatoren für die Synthese von Fettaldehyden. Aufgrund einer Limitierung hinsichtlich der Nachweismethoden zur Analyse der spezifischen Enzymaktivitäten von fettsäureoxidierenden Enzymen wurden weiterhin zwei in vitro Methoden untersucht, ein Optoden-basierter Sauerstoffverbrauchsnachweis, sowie ein lumineszenzbasierter Peroxidase-assay.