Proteine und Enzyme als Grundbausteine chemischer Reaktionen
Ein Olefin ist ein Molekül mit einer CC-Doppelbindung (Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung). Bei der Olefin-Metathese (OM) werden Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen aufgespalten, um zwei neue Olefine herzustellen. Mit der Einführung stabiler und selektiver Katalysatoren in der Olefin-Metathese gelang es, die Konstruktion und Reorganisation dieser CC-Doppelbindungen wesentlich zu vereinfachen. Eingesetzt wird diese organische Reaktion in Forschung und Industrie, um Katalysatoren zur Produktion von medizinischen Wirkstoffen und Polymeren zu generieren und Treibstoffe effizienter zu machen. Mit molekularbiologischen Methoden und Verfahren der DNA-Synthese (Herstellung rekombinanter DNA) können Chemiker nun Katalysatoren herstellen, die genau auf den jeweiligen Bedarf zugeschnitten sind. Mit diesem Ziel untersuchte das Projekt AEOM (Constructing an artificial enzyme for olefin metathesis) zwei wenig erforschte Bereiche der Olefin-Metathese, zum einen die Selektivität der Kreuzmetathese, einer speziellen OM-Reaktion, die bislang noch kein Potenzial für die Massenproduktion zeigt, zum anderen wurde nach potenziellen Anwendungen der OM in der chemischen Biologie gesucht. Eines der Hauptziele des Projekts war die Herstellung von Katalysatoren zur Beschleunigung der Metathese: künstliche Metathese-Enzyme. In einem Versuch wurde ein Katalysator erfolgreich mit einem Protein gekoppelt und die Bindungsstelle bestätigt. Durch anschließende Charakterisierung des Protein-Katalysator-Komplexes wurde die Bildung des gewünschten Konjugats bestätigt. Obwohl verschiedene OM-Reaktionen in Wasser getestet wurden, wurde unter keiner der Bedingungen eine Aktivität des Konjugats nachgewiesen - eine Vermutung, die in zwei Experimenten bestätigt werden konnte. Der Hybridkatalysator wurde so behandelt, dass der Großteil der Proteine verdaut und der Katalysator exponiert war, anschließend wurde er unter OM-Standardbedingungen getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass das Protein den Katalysator zwar deaktiviert, aber nicht zerstört.
