Next Generation electroenzymatic cascades for complex molecules (NGeCascades)

Die Aurachine bilden eine große Familie von isoprenoiden Chinolon-Antibiotika, die aus den Myxobakterien Stigmatella aurantiaca und S. erecta isoliert wurden. Ihre Biosynthese wurde durch Fütterungsstudien und genetische Experimente untersucht, bei denen Anthranilsäure und Acetat als Vorstufen entdeckt wurden. Aufgrund ihrer Struktur und biologischen Aktivität stellen die Aurachine ein gutes Modellsystem dar, um die integrierte Nutzung von organischer Synthese, Biokatalyse und elektroenzymatischer ATP-Versorgung zu untersuchen. Jedes einzelne System dieser Kaskade, die elektroorganische Synthese einer N-Hydroxychinolon-Bibliothek, die Prenylierung dieser Derivate mit einer rekombinanten Prenyltransferase zu Aurachin-Derivaten sowie eine elektroenzymatische ATP-Produktion, wurde bisher noch nicht beschrieben und ist für sich genommen von hoher Neuartigkeit. Darüber hinaus ist eine solche Kombination für die Synthese derart komplexer Moleküle beispiellos. Daher stellen sich grundlegende Fragen der Kompatibilität und des Engineerings der Kaskade, die im Rahmen dieses Projekts zusätzlich zur Etablierung der einzelnen Reaktionsschritte untersucht werden sollen.

Publikationen

Wirtanen T, Prenzel T, Tessonnier JP, Waldvogel SR (2021) Cathodic corrosion of metal electrodes—how to prevent it in electroorganic synthesis. Chemical Reviews, 6;121(17):10241-70. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00148

Siedentop R, Claaßen C, Rother D, Lütz S, Rosenthal K (2021) Getting the Most Out of Enzyme Cascades: Strategies to Optimize In Vitro Multi-Enzymatic Reactions. Catalysts, 11(10):1183. https://doi.org/10.3390/catal11101183

Siedetop R, Rosenthal K (2022) Industrially Relevant Enzyme Cascades for Drug Synthesis and Their Ecological Assessment. International Journal of Molecular Sciences, 23(7):3605. https://doi.org/10.3390/ijms23073605

Kinner A, Nerke P, Siedentop R, Steinmetz T, Classen T, Rosenthal K, Nett M, Pietruszka J, Lütz S (2022) Recent Advances in Biocatalysis for Drug Synthesis. Biomedicines, 10(5):964. https://doi.org/10.3390/biomedicines10050964

Kruth S, Schibajew L, Nett M (2022) Biocatalytic production of the antibiotic aurachin D in Escherichia coli. AMB Expr, 12, 138. https://doi.org/10.1186/s13568-022-01478-8

Winter J, Prenzel T, Wirtanen T, Schollmeyer D, Waldvogel SR (2022) Direct Electrochemical Synthesis of 2,3‐Disubstituted Quinoline N‐oxides by Cathodic Reduction of Nitro Arenes. Chemistry–A European Journal, 29(12):e202203319. https://doi.org/10.1002/chem.202203319

Kruth S, Zimmermann CJ-M, Kuhr K, Hiller W, Lütz S, Pietruszka J, Kaiser M, Nett M (2023) Generation of Aurachin Derivatives by Whole-Cell Biotransformation and Evaluation of Their Antiprotozoal Properties. Molecules, 28(3):1066. https://doi.org/10.3390/molecules28031066

Siedentop R, Dziennus M, Lütz S, Rosenthal K (2023) Debottlenecking of an In Vitro Enzyme Cascade Using a Combined Model- and Experiment-Based Approach. Chemie Ingenieur Technik. https://doi.org/10.1002/cite.202200170

Koleda O, Prenzel T, Winter J, Hirohata T, de Jesús Gálvez-Vázquez M, Schollmeyer D, Inagi S, Suna E, Waldvogel SR (2023) Simple and scalable electrosynthesis of 1H-1-hydroxy-quinazolin-4-ones. Chemical Science, 14(10):2669-75. https://doi.org/10.1039/D3SC00266G

Siedentop R, Siska M, Möller N, Lanzrath H, von Lieres E, Lütz S, Rosenthal K (2023) Bayesian Optimization for an ATP-Regenerating In Vitro Enzyme Cascade. Catalysts, 23;13(3):468. https://doi.org/10.3390/catal13030468

Kruth S, Nett M (2023) Aurachins, Bacterial Antibiotics Interfering with Electron Transport Processes. Antibiotics, 12(6):1067. https://doi.org/10.3390/antibiotics12061067

Partner

bci Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen

TU Dortmund University
Chair of Bioprocess Technology

bci Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen

TU Dortmund University
Laboratory of Technical Biology

Johannes Gutenberg Universität Mainz

Johannes Gutenberg University Mainz
Institute of Organic Chemistry

Mitarbeitende

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Prof. Dr. Stephan Lütz

TU Dortmund University
Chair of Bioprocess Technology

Kein Bild vorhanden

Prof. Dr. Markus Nett

TU Dortmund University
Laboratory of Technical Biology

Kein Bild vorhanden

Prof. Siegfried R. Waldvogel

Johannes Gutenberg University Mainz
Institute of Organic Chemistry

Weitere Projekte